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在331基地的围剿战役之后，第一集团军一直在浏阳一带休整，蒋浩然也多次去过第一集团军的防区，送过人家的战利品，也送过自己生产的武器，虽然有故意笼络之心，但和卢汉的‘私’‘交’也还不错，至少表面上两人称兄道弟还满对胃口——
说来，卢汉也算是抗日名将，1937年8月，滇军主力被编为第60军，以卢汉为军长，下辖3个师（182、183、184师），分别以安恩溥、高荫槐、张冲为师长，约4万人。10月初，60军在昆明巫家坝举行誓师大会，各族各界人民献旗欢送，异常热烈。在大会上，群众高呼“卢军长，打!三师长，杀、杀、杀!誓灭倭寇，保卫祖国”等口号。部队随即出发，经曲靖、平彝、盘县、安顺、贵阳、镇远、‘玉’屏、晃县、沅陵、常德，官兵们长途跋涉4000余里，步行40余日，到达湖南长沙，然后奉命开往前线，保卫南京。
不料，部队尚在途中，南京即告沦陷，于是他们又返回武汉待命。滇军军容整齐，军纪也较好，在当时国民党部队中是比较突出的。杜聿名曾说：“抗日战争时我曾遇到云南部队，觉得中央军同这支滇军比较起来，军容上似有逊‘色’。”
60军到武汉时，委员长又命这支军容整齐、士气旺盛的军队，绕闹市一周，以示尚有如此训练有素的军队可投入战斗，以安定民心。此时，“滇军素质已成全国之冠”。滇军在武汉游行时，德国顾问观看后，曾惊奇地对委员长说：“卢汉率领的滇军是你们中国的骄傲，最有力的部队。”
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日本侵略军坂垣第5师团和矶谷第10师团，于1938年4月初向鲁南发动进攻，直接威胁徐州后方，形势危急。这是台儿庄战役的第二阶段。60军奉命的鲁南集中，归第五战区司令长官李上将指挥，准备投入战斗。李上将又命60军归第26集团军总司令孙连仲指挥。其时，李上将、孙连仲各部都已疲惫不堪，纷纷后撤，仅有汤恩伯一部留在邵县附近。当60军先头部队到达归德车站时，李上将即命60军接守台儿庄。
4月22日拂晓，当60军渡过运河，正向指定地点集结时，日军利用这个机会，乘虚以步兵两个联队四五千人，炮30余‘门’，坦克20余辆，迅速从缺口处突入，向60军前锋部队发起进攻。60军先头部队183师尹国华营仓促应战，与敌人在耿庄、陈家坊一带‘激’战三昼夜，为后继部队争取了时间，得以展开作战，打退敌人多次进攻。而尹营500余人，除一名士兵生还外，其余营长以下全部壮烈牺牲。
由于60军阵地大部分被敌炮及坦克摧毁，官兵伤亡很大。卢汉为了确保台儿庄，重新调整部署，将主力移往禹王山地域。禹王山是台儿庄地区的制高点，是座肘形的山头，是这一地区唯一可以凭据固守的战略要地，大运河距禹王山只有400米左右。因此，全军以确保禹王山为重点，以阻止敌军渡过运河为目的，配合友军进行战斗。60军各部在以禹王山为中心的战斗中，坚持了20多天的阵地战，米分碎了敌人渡过运河威胁徐州的企图，使矶谷师团遭受重大损失。滇军亦伤亡过半。60军全军38242人，牺牲13869人，受伤4545人，失踪430人。各级军官牺牲177人，受伤380人，其中旅长亡1伤1，团长亡5伤4，营连排长伤亡过半。禹王山战斗，是抗战时期滇军英勇抗战的一座丰碑。委员长、孙连仲曾多次致电卢汉，对滇军英勇作战表示嘉奖，此役也让卢汉一战成名。