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中国军队开始反击，俄军的好日子就到头了。
虽然当天晚上，俄军再次停了下来，而且再次制造出弥漫整条战线的烟幕，但是中国军队没有在战线正面发起反击，而是把重点放在了俄军前线部队后方，在俄军的缝隙处投入重兵。
利用强大的垂直空运力量，第十五空降集团军向俄军战线后方投送了十支突击集群。[]
当时，第十五空降集团军以拆散运送的方式，把近三百辆反装甲平台送上了战场，由工程兵在战地上把这些平台组装起来。这也是没办法的事，因为全装备的反装甲平台的重量超过了倾斜旋转翼飞机的最大运载能力，只有拆掉炮塔，才能进行垂直空运，也就只能在战地上进行组装。
虽然这是一件非常麻烦的事情，但是意义却非常重大。
在随后的战斗中，这些全副武装的反装甲平台发挥了至关重要的力量，成为围困俄军主力部队的关键性作战力量。比如在新西伯利亚方向上，一支突击集群的四十多辆反装甲平台在三天内顶住了俄军从两个方向上发起的三十多次冲锋，击毁俄军坦克战车上千台，毙伤俘俄军官兵近三万人。又比如在托木斯克方向上，两支突击集群利用简易阵地，在近百辆反装甲平台的支持下，连续与俄军交战三天两夜，重创俄军四个主力师与六个预备师，歼灭的敌人是自身兵力的十倍。
这个晚上，第三十八集团军也投入了战斗。
不同的是，第三十八集团军主要在战线上作战，目的只是拖住战线上的俄军，让俄军无法及时后撤。
事实上，布鲁希洛夫已经认识到了问题，而且采取了补救措施。
当天下午，布鲁希洛夫就命令预备队压上，填补与前线部队之间的空隙，可是俄军预备队以预备役部队为主，不但官兵素质低下，还严重缺乏主战装备。到第十五空降集团军发起反击的时候，俄军预备队只挺进了几公里，没有完成布鲁希洛夫安排的任务，与前线部队之间仍然有数公里宽的缝隙。
到了晚上，得知中国军队开始反击，布鲁希洛夫开始命令前线部队后撤。
当时，他下达的只是战术撤退命令，还没有打算放弃进攻，只是希望通过主动撤退来填补战线后方的空隙。
结果，第三十八集团军在全线发起反击，俄军前线部队无法顺利撤退。
由此可见，不是布鲁希洛夫指挥不力，而是俄军的战斗力太差了。
战后，很多人在评价布鲁希洛夫的时候，都提到了一点，即他有可能是第三次世界大战中最优秀的战略家，却是最糟糕的战术家，而且他总是希望素质低劣的俄军能够完成高难度的作战行动。换句话说，如果布鲁希洛夫是中国军队的指挥官，肯定能取得很高的成就，可是作为俄军总参谋长，他的价值就非常有限了。
仅仅一个晚上，俄军战略反击的美梦就彻底破灭了。
到了十五日清晨，战场局势变得对俄军极为不利。第十五空降集团军控制了俄军前线部队后方所有交通要道，还以垂直机动的方式延伸了战线，切断了俄军前线部队与后方预备队的联系。正面战场上，第三十八集团军在经过夜间的战斗后，集中起了精锐部队，开始分割歼灭俄军前线部队。
当时，西线的十二个俄军主力师中，有八个在前线作战！
在第三十八集团军擂响总攻的战鼓时，中国空军也及时增强了支援力度，连一些部署在新疆北部阿尔泰地区的远程炮兵也加入进来。更重要的是，第三十八集团军的主要任务不是歼灭困兽犹斗的俄军，而是进行全面战术切割，以攻击俄军的指挥中心为主，即打散俄军的建制。
这也是迫不得已的办法，因为在前线作战的俄军大概有三十万，而第三十八集团军总共也就五万多人。如果与俄军正面战斗，以成建制的歼灭俄军作战部队为目的，不但需要花费更多的时间，还要承受更大的伤亡。
事实上，歼灭敌人，不一定要消灭敌人，俘虏敌人也能达到同样的目的。
正是如此，第三十八集团军的突击部队都比较小，一般由两个营组成，在俄军战线上的突破口也不是很大，毕竟在没有后备兵力的情况下，也就没有必要扩大突破口。突击行动只有一个要点：速度。
这时候，戚凯威的一个独特安排发挥了至关重要的作用。
当时，协助第三十八集团军作战的陆航联队没有参与垂直突击行动，而是全力以赴的为第三十八集团军提供后勤保障，即以垂直空运的方式，为分散突击的部队提供弹药、电池等必需物资。
这其中，地面战平台的电池最为重要。
当时，战场上的绝大部分电力设备都遭到了破坏，因此第三十八集团军的突击部队在深入敌人防区之后，补充电能成为最主要的问题。显然，把电力供应设备送上去很不现实，唯一的办法就是在战地上为地面战平台更换电池。所幸的是，地面战平台在设计的时候，就考虑到了这种情况，电池可以通过吊装的方式整体更换，所需的只是一台小型吊车，平台的乘员就能完成全部工作，不需要安排专门的工程人员。更重要的是，所有地面战平台都能临时安装小型吊车。
可以说，充足及时的后勤保障，是确保部队持续作战能力的关键因素。
当然，除此之外，官兵的精神状态也是决定部队持续作战能力的主要因素。
在高强度的突击作战中，官兵的精力消耗非常大，即便是训练有素的军人，也最多坚持两到三天。
所幸的是，这不仅仅是中国军队的问题，也是俄军的问题。
在防线被突破之后，俄军只有一个选择：撤退。
问题是，撤退的通道已经被堵死，因此俄军只能全力突围。这还不是最大的问题，因为俄军还得在突围的时候，时刻提防着第三十八集团军的小股突击部队。可以说，俄军片刻都不得安宁。
当然，这也有空军与远程炮兵的功劳。
在第三十八集团军与第十五空降集团军浴血奋战的时候，中国空军出动了上千架战斗机对俄军进行轮番轰炸，两个集团军的远程炮兵、以及部署在大后方的远程炮兵也在轮番炮击没有遭到攻击的俄军部队。
由此产生的结果就是，绝大部分俄军都得绷紧神经。
显然，最先崩溃的不是中国军队，而是俄军的前线部队。
激烈的战斗从十五日上午持续到十八日清晨，俄军在突围无望之后，开始向最近的中国军队投降。十七日夜间，托木斯克方向上的六个俄军师率先投降，近十万名俄军官兵向不到四千名中国军人投降。十八日凌晨，巴尔瑙尔方向上的五个俄军师投降，五万俄军官兵向六千中国军人投降。十八日清晨，新西伯利亚方向上的七个俄军师投降，十万俄军官兵向一万名中国军人投降。
到此，已有二十五万俄军投降。
在这些投降的俄军官兵中，只有大约三万名伤员，其他二十二万人，都是在绝望的情况下放下的武器。
只是，战斗还没结束。
十八日上午，第三十八集团军的两支突击集群越过新西伯利亚，继续向西挺进。
因为在此之前，第三十八集团军从未越过新西伯利亚，所以这等于扩大战区，即按照戚凯威的意思，向鄂木斯克前进。
打到这个时候，布鲁希洛夫已经束手无策。
虽然布鲁希洛夫认为应该撤退到鄂木斯克，沿着额尔齐斯河部署防线，但是俄罗斯总统再次干预作战行动，要求布鲁希洛夫无论如何也要把中国军队挡在巴尔巴草原东面，不能让鄂木斯克受到威胁。
要知道，鄂木斯克是西伯利亚地区最重要的铁路枢纽中心，三条西伯利亚铁路都在这里交汇，然后分成两条干线铁路，一条通往俄罗斯第三大城市叶卡捷琳娜堡、一条通往有名的军事工业城市车里雅宾斯克。不管布鲁希洛夫有没有把握守住鄂木斯克，俄罗斯总统都没有太大的信心。
由此产生的结果就是：俄军在阵脚大乱的情况下，并没有进行战略性撤退。
对戚凯威来说，这绝对是一个千载难逢的机会。
要知道，在新西伯利亚西边，还有大约二十万俄军。如果能够消灭这批俄军，就能毫无阻拦的到达鄂木斯克。
接下来几天，第三十八集团军与第十五空降集团军全面出击，给这场战役画上了一个圆满的句号。
到三月二十二日，不但守卫巴尔巴草原的十七万俄军被全歼，第三十八集团军的前锋部队还到达了离鄂木斯克不到两百公里的鞑靼斯克。只是到这个时候，黄瀚林紧急叫停，第三十八集团军才不得不停下前进的步伐。
与前几次不同，戚凯威没有让第三十八集团军撤回来。
经过这场大决战，不但歼灭了俄军五十万部队（被俘的俄军官兵就有四十二万人，后来用了五天，才把这些战俘送走），还重创了俄军的主力部队，使俄军在接下来的几个月之内别想再次发动反击。
显然，再过几个月，中国军队已经打到乌拉尔山了。
如此一来，戚凯威完全没有理由让部队撤下来。