傅作义将太原城内尚有的15ooo余兵力中的8o第一道在城外，第二道以城墙为屏障，第三道左翼在三桥街一带，试图以此迟滞日军的进攻，为晋军的光荣做出最后的贡献。(173)
根据傅作义的部署，城内阵地被划为四个部分：北城，第第第1o师马延守部6个连；南城，由预备第2团团部及2个营又1个连守备；西城，因背临汾河，仅以山西新军决死队第四纵队3个中队把守；炮兵则分布在全城的各个炮兵阵地，分别就近提供炮火支援。
城厢前进阵地：北关兵工厂旧址由预备第第2团团长李思温带2个营防守；东北城外黄国梁坟地，由第第1团的张惠源营防守；东南城外郝庄、双塔寺阵地，由第第1团韩net富营防守；南城、西城外，由收拢的川军第第第1团杨呈部，分别在太原火车站和汾河东岸派出警戒部队；第35军的骑兵连，则在汾河西岸，担任游动巡逻。
此外傅作义还另以第5集团军副司令官曾延毅为为太原戒严司令，马秉仁为戒严副司令，指挥山西宪兵第7、8两队，担任城内的岗哨、巡查，负责维持城内秩序。后又委派袁庆曾为关厢防守指挥官，指挥部由大同撤退来的大同警察局长张公量、督察长韩伯琴、省民政厅科长高赓虞等组成，负责指挥督战任务。傅的总部设在原战区司令长官部内。总部院内有第第第3队，负责总部的警戒。
至于剩下的部队则统编为总预备队，由傅作义亲自掌握，以便随时支援第一线作战。
等一切部署就绪，5月15日夜，傅作义集合部队营以上军官作战前动员说：“我们奉阎长官的命令守太原城。。。。。。今天就要封城，我们守城，就比方人已经死了，躺在棺材里，光差盖盖啦。。。。。。”
傅作义此话是表示与城共存亡的决心，但却起了反作用。当天晚上，不只士兵和下级军官有越城潜逃的，就连总部里傅的亲随中校副官尹绍伊，第35军上校处长李荣骅等，也都乘晚间夜色的空子，相偕出走。。。。。。
日军迫近城郊后，从东、北、西三面包围了太原，完成了攻城部署：以主力第第27旅团占领太原城东北享堂村黄国梁坟园及城正北兵工厂，作为攻城准备阵地；以进抵城东的第第77联队，击退少数中国守军后由东面攻城；第第2o师团的直野支队联合进攻城南。
6日拂晓，日军步兵开始向太原北关兵工厂和东北城外黄国梁坟园的城厢前进阵地进攻。敌炮兵则在飞机的指示下，以数十门榴弹炮、野炮，集中火力，向
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