一九四四年春，日军为了打通平汉线进军西南，从郑州沿平汉线向南采取了一次规模很大的行动，开始了豫湘桂战役。当时，身为骑兵第二军军长的廖运泽密切地注视着这一动向。
不久后，据深入敌后侦察的参谋报告：日军第65师团的太田米雄所部、骑兵第4旅团滕田所部、汪伪花其望部，配备有炮兵、骑兵、空军等数千人，在沿淮的田家庵、寿县一带集结，有进犯阜阳占领皖北的企图，目的可能是牵制汤恩伯部对徐州、郑州的增援。
于是骑兵第二军立即改变部署，放弃涡河防线，集中主力于阜阳附近地区，面向东南布置阵地，做好保卫阜阳的准备。
当时的具体安排是这样：
一、暂编第14师以三十里铺为界，确保阜阳。阜阳城内街口巷尾构筑工事，准备和敌人巷战。在敌军必经之渡口三里湾布上一个加强营，充实装备，阻敌强渡。河东布雷至三十里铺，沿公路挖深沟，阻敌前进。
二、军特务团迅速开往颍上，占领前沿阵地，尽量与敌人保持接触，逐次抵抗，诱敌深入。三、第117师撤离涡河防线，进驻沙河东岸，保障暂14师左翼安全，并抽一部分兵力找机会袭击敌人水上运输船只。
四、骑八师撤离涡河防线，进驻阜阳城西南，控制三十里铺至颍上西南地区，保持机动，随时听令出击。
五、骑兵第3师仍以主力控制太和地区，负责对涡阳、蒙城方面的警戒，阻止日军从东北方向增援，掩护全军后方安全。军指挥所移驻阜阳西北十余里的泉河北岸。
这一方案报鲁苏豫皖边区总指挥部批准后，总部负责安徽战事的陈大庆又下令把暂编第九军的第13师临时拨归廖运泽指挥。廖军长把他们安排在阜阳城下进行合围，以优势兵力全歼来犯之敌。
四月底五月初，我军刚布置完毕，日军数千人在空军掩护下果然由寿县、正阳关向我颍上前沿阵地发起猛攻。战斗打响后，在前沿阵地的军特务团按计划且战且退，每撤离一个地方就将电线杆砍倒，不给敌人利用。日军误认我军败退，骄狂至极，遂以担任左翼的骑兵尾随我军，长驱直入。
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这样，敌人的左翼就暴露出来了，廖军长立即命令骑八师全部出动，给孤军深入的敌人以迎头痛击。骑兵第八师是青海军队中的一支劲旅，不仅训练有素、马术精湛，而且久经沙场，有丰富的作战经验。全师五千多人，每人配一骑、一枪、一刀，官兵性格强悍，勇猛无比。师长马彪虽已是花甲之人，仍亲临前线拼杀。
日军骑兵照惯例是下马作战，我方决定乘敌人下马之际发起冲击，当骑兵第八师在颍上境内的十八里铺附近与日军前哨部队遭遇时，乘敌人下马尚未集结之机，旋风般冲向敌阵，居高临下马踏刀砍，日骑兵来不及还击就成了刀下之鬼。敌二百多人，死里逃生者仅二十余骑，遗尸枕藉，而我骑八师几乎没有伤亡。
日军大炮是用马驮的，遭到骑八师的袭击后，死伤了很多的马匹，只好靠人拉着火炮走，十分狼狈。我军初战告捷，大大挫伤了敌人的锐气。
气疯了的日军立即组织反扑，在三架飞机和数门大炮的掩护下，向我军发动猛烈进攻。我前沿部队放弃了颍上，且战且退，尽量消耗敌人的兵力。日军怕再遭到我骑兵第八师的袭击，就加强了左右两翼的兵力，以便在颍上六十里铺地区包围骑兵第八师主力。
这时驻守在六十里铺阵地右翼的阜阳县的三个自卫中队贪生怕死，在中队长带领下临阵逃脱，擅自撤离阵地，致使我军右翼空虚。日军乘机集中兵力将骑兵第八师包围，疯狂地对骑兵第八师进行报复。陷入日军包围中的骑八师毫不畏惧，组织力量反复冲杀，战斗十分激烈。该师副师长卢广伟在战斗中壮烈牺牲。
廖军长命令已撤到阜阳尤家花园的军特务团火速回师参战，命令作为军预备队的暂编第13师的一个团紧急驰援。日军的兵力被分散，骑兵第八师就从左翼突破包围撤出阵地。这一场厮杀，我军付出了不小的代价。
当时，敌人欺我既没有空军，也没有对空射击武器，肆无忌惮地对我军阵地进行低空扫射，狂轰滥炸。愤怒之极的我军战士端起轻机枪、步枪对空还击。在六十里铺的战斗中，一架低空飞行的敌机油箱被打中起火，坠毁在中岗村附近。
六名机组人员跳伞降落后，被我当地驻军和老百姓包围。穷凶极恶的敌人伏在坟堆上顽抗，被我军民全部击毙。由于我官兵奋勇抗击，消耗了敌人的大量有生力量，从而迟缓了日军向阜阳进犯的时间，日军从颍上边境之六十里铺，又打了五天才推进到距阜阳十余里的地方。
此时，我阜阳军民和调集来的各路军队早已严阵以待，准备在阜阳城下和日军决一死战。同时，为了严肃军纪，我一方面命令将三个临阵脱逃的自卫队队长就地正法，一方面对英勇杀敌、不畏牺牲的骑兵第八师进行表彰。
正当我军调集兵力打算聚歼敌人之际，五月七日，进入阜阳十八里铺的日军突然在炮火掩护下向后撤退。我命令骑八师、军特务团紧紧跟上，追击退却之敌。五月十日下午七时我军收复颍上、正阳关等地，敌人只好舍弃皖北向寿县方向遁去。
直到日本无条件投降后，廖军长在徐州受降时才知道当时日军退兵的原因：一是日军师团参谋长被我警戒部队击毙；二是我军云集，拉开了决战姿态，而当时欧战激烈，轴心国军事失势，日军已无兵力补充；三是平汉线会战已结束，日军没有必要再牵制汤恩伯的兵力。
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