第38军教导团团长李振西率部以急行军速度，于16日10时赶到娘子关地区。他在前线指挥部与孙连仲见了面。孙连仲向李振西介绍说：“今晨，我军队旧关发动第二次反击，很不顺利，冯总指挥的两个师到现在还没联络上，我手下的池峰城师才到昔阳境内，娘子关无兵可调，太原又抽不出兵来，娘子关一失，太原就要受到威胁。你们这个团战斗人员比一般的旅还要多，近战武器又好，当面日军今天给我军冲了一下，仓皇钻进沟内，现在趁热打铁，能一下子推到旧关就更好。只要你们夺回旧关，我担保和黄副长官一起，向中央请求扩充教导团。”
李振西：“请总司令放心，我马上率部反击敌人！”
李振西召集各营长研究后决定：采用集中兵力火器、轮番冲击战术，以营为单位，将所有轻重机枪集中起来，分成四个火力组，每组40人左右，带足子弹和手榴弹，步兵跟随机枪兵前进，前一组伤亡大了便停下来，后面一个组接着上去，这样一拨一拨地向日军冲击。
中午时分，教导团按此计划向日军发起攻势，沟内一片火海，反复轮番冲击，日军伤亡惨重。黄昏时，日军扔下几百具尸体，退回旧关。
这时孙连仲来到教导团指挥所。他握住李振西的手说：“老弟，教导团打得好！弟兄们辛苦了！”
李振西说：“可是旧关还在敌人手里，我担心明天天一亮，敌人会卷土重来。”
孙连仲：“老弟说对了。光凭教导团夺回旧关不可能。我已发出命令，明天拂晓，第三次反击旧关，你们可以配合，现在教导团全部进入沟内，如果敌人反攻，跑都来不及。你们不如乘敌人立足未稳，连夜出击，夺回关前的几个山头。我让特务连带来几百条麻袋，你们可以装上土，在旧关前堆成掩体，阻塞道路，加以固守，为明天大部队反击创造条件。”
李振西说：“总司令说得对。今晚我们不把敌人攻走，明天敌人就会把我们攻走，我们干脆去拼一下。”
一直没说话的冯钦哉插话说：“很好！你们夺回一个山头，赏洋五千元！”随即掏出一个小本子，撕下一页写道：“教导团夺回一个山头，赏洋五千元。总指挥冯钦哉。”当着孙连仲的面将纸条交给李振西。
孙连仲命令各部队于17日拂晓开始反击。第38军教导团却提前开始行动：在17日凌晨2时，冲锋号声突然响起，教导团官兵疾风暴雨般冲上旧关周围的山头。睡梦中日军来不及抵抗就被消灭，并炸毁战车四辆，缴获山炮两门，机枪步枪共二百多支，夺回八个山头。
孙仲连说：“钦哉兄，这下你得掏腰包了。”
冯钦哉说：“我写的是夺回一个山头，赏洋五千元；他们夺回八个，怎么赏？”
孙连仲以为他在开玩笑，谁知最后他竟一文没给。倒是黄绍竑拿出三千元奖给了教导团。
17日拂晓，连战一日两夜的教导团官兵正在睡梦中，突然一阵山崩地裂般的巨响把他们惊醒。日军十多架飞机在头顶上轰炸、俯冲、扫射，一排排炮弹吼啸着飞来。教导团官兵被炸得肢体破碎，鲜血遍地。紧接着，日军战车和步兵冲过来。李振西迅速组织起部分官兵，拼命抵抗。但在日军猛烈攻击下，伤亡累累。李振西令团部所有人员全部上阵，苦战两个多小时，才将日军击退。入夜，教导团所余官兵趴在血泊中等待天明。……
18日凌晨，李振西接到了孙连仲的电话：“老弟，池峰城到了，马上去接替教导团的阵地。”当日傍晚，原有三千人的教导团，李振西带着仅剩二百多人撤离了阵地。
黄绍竑决心夜袭旧关。19日凌晨2时，各部队开始攻击。第31师一部攻入旧关，经激烈肉搏和巷战后，日军退据旧关以南高地顽抗。拂晓，日军援兵到达向旧关反击。第31师突入旧关的部队被迫撤回原阵地。8时，第35旅一部协同第31师攻占旧关东、西两侧高地，另一部向旧关以东进攻。
战至14时，日机十余架对中国部队反复轰炸，使各部队暂停攻击。18时，中国部队乘夜幕即临、日机飞走之际再行攻击。第30旅迅速攻占了核桃园，并以第159团向旧关挺进，企图乘势肃清旧关日军。因友军未能协同，孙连仲命该旅退回原阵地。
第17师当面的日军，自13日晚攻占雪花山后，其主力增援旧关日军作战，仅一部兵力在雪花山附近与第17师乏驴岭守军对峙。19日晨，日军攻击重点由旧关转向乏驴岭。日军在飞机大炮支援下，向第17师阵地发起全面进攻。激战至13时，乏驴岭南阵地被日军攻占。守军伤亡惨重，第49旅旅长耿介志率余部50多人退到北阵地。15时，荆蒲关阵地守军只剩30余人，战至黄昏后，向葛丹撤退。
至此，第17师在井陉、雪花山、乏驴岭一线浴血奋战九昼夜，伤亡官兵五千余人。撤离时师长赵寿山胡须都白了，仿佛老了三十岁。
后来，为纪念娘子关战斗，第17师成立了一个“血（雪）花剧团”，其中一首战歌唱道：“我们在乏驴岭上，誓死与阵地共存亡。我们在雪花山上，血花沾满我们刀枪。井陉车站夺大炮，娘子关外毁车辆……”
守军三次反击未能奏效，且伤亡惨重。此时平汉路元氏方面日军北撤，其一部仍集结于石家庄附近，企图沿正太路西进。黄绍竑遂令各部向娘子关附近转移，旧关反击战结束。
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