12月15日，金陵城的战斗焦点转向了城东的紫金山。这座海拔四百余米的山峰是南京城的制高点，控制了紫金山，就能居高临下地俯瞰整个金陵城区，对守军的防御构成致命威胁。日军第十三师团与第九师团一部集中兵力，向紫金山发起猛攻，试图夺取这一战略要地，从侧翼突破金陵城防。
清晨五点，天还未亮，日军的炮火就已覆盖紫金山的各个阵地。炮弹密集地落在山体上，碎石与断枝飞溅，百年松柏被拦腰炸断，山体被炸开一个个狰狞的大坑。驻守紫金山的是友军第66军的残部与新编二十八军第二师的一个团，他们依托山地地形，构建了“三层防御体系”：山脚警戒、山腰核心、山顶预备队，但在日军的猛烈炮击下，外层工事遭到严重破坏，不少战壕被夷为平地。
六点整，日军的步兵在十余辆九七式坦克掩护下，向紫金山的山脚阵地发起冲锋。日军士兵端着三八式步枪，密密麻麻地涌向战壕，坦克炮不断轰击守军的掩体，履带碾过铁丝网，将防御障碍夷为平地。友军第66军的士兵们依托残存的战壕，顽强抵抗，步枪、机枪齐射，手榴弹不断投向日军集群。但日军的攻势实在凶猛，坦克的炮火将战壕炸塌，不少士兵被埋在碎石之下，山脚阵地在坚守一个小时后，终因伤亡过大被日军突破。
“军长，紫金山山脚阵地失守，日军正向山腰推进，友军第66军伤亡过半，剩余兵力不足千人，请求紧急支援！”第二师师长李锐的求援电报带着电流杂音，背景音是密集的爆炸声。
楚强深知紫金山的重要性，一旦紫金山失守，日军就能从侧翼迂回，直插市中心与下关的防御中枢，整个城防体系将彻底崩溃。“命令第二师第四旅剩余兵力，立即驰援紫金山；装甲团派出一个坦克连，协同作战；加强炮团对紫金山外围日军集结区域实施饱和炮火打击！”楚强的命令果断而坚决，手指重重地敲在地图上的“紫金山”标记处。
幕府山炮阵地接到命令后，观测手顶着晨光快速锁定日军集结坐标，弹道计算器飞速运转。“紫金山北麓，日军坦克集群，坐标北纬32°04′，东经118°56′，急速射！”陈大雷一声令下，十二门120mm榴弹炮同时轰鸣，炮弹呼啸着掠过南京城上空，精准落在日军的进攻队列中。巨大的爆炸声震得山摇地动，日军的两辆坦克被直接命中，瞬间变成燃烧的废铁，后续的步兵集群被爆炸冲击波掀飞，伤亡惨重。
炮火支援为守军赢得了喘息之机，第二师第四旅的增援部队与装甲连也火速赶至紫金山下。八辆“雄狮”II型坦克轰鸣着冲上山地，履带碾压着碎石，向日军的坦克集群发起冲击。“雄狮”II型坦克的105mm主炮威力远超日军九七式坦克，三发炮弹就击毁了三辆日军坦克，其余日军坦克见状慌忙后撤，步兵失去掩护，进攻节奏被彻底打乱。
“兄弟们，援军到了，反击！”第66军的一名团长大喊着，率领残部从战壕里跃出，与第四旅的士兵们协同作战。士兵们端着兴南半自动步枪，向溃散的日军发起冲锋，半自动步枪的密集火力打得日军溃不成军，山脚阵地被重新夺回。
但日军并未善罢甘休，上午九点，第十三师团师团长荻洲立兵调整部署，增派两个步兵联队与一个炮兵中队，向紫金山的山腰核心阵地发起猛攻。日军的炮火再次覆盖山体，山腰的防御工事被炸毁大半，守军被迫退至预先构筑的坑道与掩体中。
山腰阵地的争夺异常惨烈。日军士兵在炮火掩护下，沿着山体的缓坡向上冲锋，守军则依托坑道与掩体，向日军射击。新编二十八军的士兵们利用兴南半自动步枪的射速优势，精准射杀冲锋的日军，友军第66军的士兵们则用手榴弹、滚石打击日军，双方在山坡上展开拉锯战，尸体堆满了冲锋的道路，鲜血顺着山坡流淌，在冻土上凝结成暗红色的冰。
“班长，日军从东侧的陡坡爬上来了！”一名士兵对吴峰喊道。吴峰此时正带着狙击小组驻守在山腰的一处岩石掩体后，他透过瞄准镜望去，只见数十名日军士兵正沿着陡峭的山坡攀爬，试图从侧翼偷袭。
“张强，瞄准日军军官，我掩护你！”吴峰说着，端起半自动步枪，向攀爬的日军射击。张强则调整狙击步枪，精准锁定日军的一名少佐，手指轻轻扣动扳机，子弹呼啸而出，日军少佐应声滚落山坡。狙击小组连续射击，先后击毙五名日军军官，日军的偷袭企图被粉碎。
但日军的攻势越来越猛，不断有士兵爬上山腰，守军的伤亡也在持续增加。第66军的那名团长在冲锋中被日军的机枪击中，壮烈牺牲，士兵们的士气受到不小的影响。“为团长报仇！”一名第66军的士兵怒吼着，抱起一捆手榴弹，拉开引线，冲向日军的机枪阵地，与日军同归于尽。
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