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1945年8月9日，毛澤東發表《對日寇的最后一戰》的聲明。8月10日24時至11日18時，八路軍總司令朱德連續發七道命令，要求各解放區抗日武裝部隊向其附近各城鎮及交通要道的日、偽軍隊及機關發出通牒，迫令其投降，對拒不投降者，應予以堅決消滅。

為實施大反攻，魯南軍區主力與基干部隊被編成山東野戰兵團第八師和警備第八、第九旅，組成第五路大軍，魯南軍區司令員張光中任前線指揮部指揮，政治委員王麓水任前線指揮部政治委員，奉命向徐州進軍。當第五路大軍主力抵達徐州近郊時，國民黨軍主力已搶先占領了徐州。由于形勢發生新的變化，魯南軍區遂停止了對徐州的攻勢，調集兵力，回師北上，掃除第五路大軍進軍時尚未來得及拔除的鐵路兩側的日偽據點，轉向中小城鎮進軍。魯南前線除留警備第十八團于運河以南監視南面之敵外，第八師受命北返，于9月初到達嶧縣西南地區，作攻取嶧縣城的準備。

王麓水率第八師官兵經過緊張的戰前準備，于9月9日20時對嶧縣城發起總攻，第二十二、第二十三團擔任主攻，第二十四團為二梯隊，擔負打敵增援任務。第二十二團第十一連擔任突擊隊，在北城墻架設云梯，首先登上城墻的十幾名勇士同守城敵人展開肉搏戰。排長王成文率領突擊排迎戰增援之敵，展開了激烈的巷戰。第二十二團各營很快從突破口沖入城內，向敵人據守的各個據點展開猛攻，一批批偽軍被迫繳械投降。

第二十三團在攻打嶧縣城南關日軍據點時，棗莊大批日、偽軍前來增援，被第二十四團擊退。第二十三團殲日軍一部，180余名殘敵在拂曉前逃往棗莊。第二十二團在嶧縣城同偽軍激戰4個小時，戰斗勝利結束，殲滅偽軍和偽軍政人員1500余人，俘虜偽縣長石振九、偽警備大隊隊長龐明學、漢奸龍希貞、王占牛等，繳獲大批武器、彈藥和其他軍用物資。

此次戰斗是魯南軍區主力整編為山東野戰兵團第八師后的第一仗。首戰告捷，大大鼓舞了棗莊抗日軍民，也給拒不繳械投降的日、偽軍以有力打擊。附近各縣、區紛紛派出慰問團，趕來慰問子弟兵，全城軍民共慶勝利。嶧縣城解放后，蘭陵縣委、縣政府改稱嶧縣縣委、縣政府，進駐嶧縣城。

從8月9日反攻開始至9月10日嶧縣城解放，為時一個多月的大反攻作戰勝利結束。至此，棗莊地區除了棗莊、臨城被敵人占領外，其他地區全部解放。