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一种是顺着断崖直接往下挖，二是在断崖外侧挖。因为日军士兵攻击时，曾有过靠着山体断壁躲避子弹的场景出现。见第116师团第120联队旗手星野博的《衡阳最前线》）。这就是后来给日军以大量杀伤的“方先觉壕”。
靠着这一断崖加外壕的战斗工事，第10军把自己的阵地变为了一台绞肉机。
具体的阵地样式，由葛先才主拟，陆伯皋加以补充和完善。也就是说，后来令日本人付出惨重伤亡代价的独特的衡阳工事，是方先觉、葛先才和陆伯皋合力的结果。但也不要忘记时任衡阳市长的赵君迈。当时衡阳是县、市并置，县长是王伟能，市长是赵君迈。赵君迈本人曾留美，在威斯康辛大学读书时，学的就是土木建筑系。在衡阳的阵地防御上，如果说贡献了自己的一份力量，是一点也不奇怪的。而且，在开工后，赵市长动员了上万名青年壮工协助守军修建战斗工事，又组建了数千人的抗战后援会，并提供了大量的建筑材料。
衡阳士绅民众为保卫自己的城市贡献了大力。
只说葛先才，大战之前，为构建阵地而殚精竭虑。
武汉会战结束后，衡阳就修建了防御阵地，这一圈阵地距城区是很远的（当时按四个军的兵力修建的阵地）。方先觉来到衡阳后，仍叫葛先才依托原阵地进行加固和改造。葛先才反复观察后，觉得大有问题。首先，原阵地是按四个军的兵力修建的，正面是非常宽的。而现在进驻衡阳的第10军，连一个整军都不到，没有力量分散兵力，只能缩小阵地。假如战事延长，出现伤亡重大时，更没有把握能控制阵地；此外，以南面的主阵地而言，一线主阵地设在湘桂铁路以南400米处的起伏地带，后面的张家山是作为二线阵地存在的。而铁路以南只有停兵山、高岭两个相对显著的高地，其他阵地皆位于缓坡甚至平原地带，而且周围的树木非常稀少，不利于部队调动、增援、弹药输送、伤兵后运和炊事兵三餐往返。
当天晚上，葛先才一夜没睡着。
第二天一早，葛先才上了辆吉普车，向湘桂铁路南面的一线阵地工场驰去。
工兵营的战士和衡阳民工早就开工了。但葛先才没在阵地停留，而是叫司机把车开到阵地外约五六百米处。下车后，变换各种角度观望前面的阵地。上车再往前开，到千米之外后，地势已经渐高，这时候再反观阵地，顿有俯视之感。葛先才立即返回工地，打电话给方先觉，认为应立即变更部署，改湘桂铁路以北的连绵山地为一线阵地，理由是：正面小，树木多，阵地遮蔽良好，在阵地背后运动兵力时，敌人完全看不见，不受敌人火力的威协。
方先觉听后，说：“我即来现场视察，研究后再作决定，你在30团位置等我。”
葛先才打电话给第28团团长曾京（中央陆军军官学校8期，湖北沔阳人）、第29团团长朱光基（黄埔军校6期，安徽休宁人），通知他们二人到第30团团长陈德坒（中央陆军军官学校10期，四川梁山人）的阵地集合。
方先觉带着参谋长孙鸣玉（中央陆军军官学校7期，山东即墨人）随之到来。
几个人乘车对阵地又进行了反复的观察，最后方先觉说：“艺圃啊，确如你说的。当初我把铁路以南定为一线阵地，想的是纵深大、弹性强。现在变换角度看，确实有不少缺点。一旦被敌寇快速突破，身后阵地的防守即陷入仓促。立即放弃现阵地，一线阵地改在铁路以北山地。”
为免于被日军利用，葛先才下令将铁路以南的战斗工事全部填平毁坏。
就这样，湘桂铁路以北的虎形巢、张家山、枫树山、五桂岭等成为一线主阵地。
葛先才拿出的方案是：把以上诸山丘对外的一面从半山腰削成与地面90度角的断崖，另外挖设外壕后，又布置了四道防御工事：由里往外，最里面，铺设有尖钉的木板；次一道，是挂有连串手榴弹的鹿寨（即树围子）。手榴弹以10个为一组，拉一线而全部爆炸；再次是铁丝网；最外面是雷区。断崖上，挖设手榴弹投掷壕。壕后是碉堡、散兵坑和观察哨。每座碉堡均设侧击火力孔。葛先才尤其提醒陆伯皋，堡垒间用侧击火力编制火网，绝对禁止有向正前方的直射射孔。碉堡间用深1.5米的交通壕连接，呈“之”字形通往山顶。散兵坑依据地形在交通壕前后挖设，深度亦在1.5米，以士兵站起身能投掷手榴弹为宜。
葛先才还告诉陆伯皋，夏季衡阳多雨，散兵壕的坑口要有遮阳避雨的设备，并提醒：“不要以扫清射界为名砍伐阵地上树木，树木即可掩蔽阵地，又能在夏天遮蔽阳光，总之是利大于弊的。预备队官兵在阵地后面的山脚下，每人挖一个曲尺形的单人掩体。在两高地间的鞍部的前面，必须构成密集的交叉火网，火网前布置坚固、复杂的障碍物，如果地形许可，障碍物外挖深宽的外壕，壕底须有被掩盖的地堡，同时想办法通过技术手段防止敌人藏匿在外壕之内。我没想到的，用你的脑子去想。我每天都在工场，有问题随时解决。我不能解决的，请示军长！”后来，就如何防范日军隐藏于外壕中，陆营长想出的办法是，在既宽且深的外壕中间位置铺设一道使人无法立足的铁丝网。
衡阳处于铁路交通枢纽的位置，最不缺铁轨钢材，守军直接将之运上山，做碉堡的龙骨。第10军老兵彭中容回忆：“那工事好得很哪，那个一十二米长的铁轨，铁轨一十二米长，现在不知道多长，搬到山上去，钢管水泥架起，上面沙包、内板，像房子一样的砌上，一个碉堡里可以待一二十个人，大的碉堡可以待一排多人，一排三四十个人。”
城西没什么高地，方先觉叫军民勾连了四道横向战壕，前面同样是铁钉板、挂着手榴弹的树围子、铁丝网以及雷区。战壕间纵横交错，从最外面的一道至城垣，之间有300到400米的纵深。在湘江西岸和草河南岸至城垣间的地带，同样勾连出阵地。至于湘江东岸和草河北岸，则设立前进阵地，但不进行死守。
经过三个多星期的加固和新建战斗工事，衡阳到6月20日以后完全变了一个模样，整座城市和它的外郊已俨然成为一个巨大的战斗堡垒。日军围攻前，第11军司令官横山勇实际上已经派出情报参谋竹内实孝乘侦察机对当地地形进行侦察了。但竹内还是大意了，走马观花一番后，就闪了。向衡阳推进的第68师团和第116师团也没得到任何情报指导，以至于后来日本人在《一号作战之湖南作战》中说：“对其防卫设施等调查不详，不要说第11军司令部，就连第一线部队也是在攻击中才得知其梗概的。”
衡阳城外的最终阵地划分如下：
从西南往南连线：范家庄（西禅寺前沿阵地）、虎形巢、张家山、军舰高地、枫树山、141高地、五桂岭南翼为第一线阵地；从南往西南连线，五桂岭北翼、接龙山、岳屏山、萧家山、天马山、西禅寺为二线主阵地。一线、二线间，还有张家山、虎形巢后的萧家山，这三山间的路口名为两路口，被守军用重火力封锁。铁路以南的高岭、停兵山两据点被定为警戒阵地，不在死守范围内。西北阵地则北起草河南岸的杜家港、演武坪，经易赖庙前街、青山街、瓦子坪，至杨林庙，与西禅寺、天马山相连。湘江这边，阵地与城垣间没什么纵深，部队准备了满装石油的大桶，随时准备向江中倾倒，以在日军强渡时，点燃浮油而进行火攻。
方先觉把军部设在城内中央银行，并于五桂岭湘桂铁路局设置战斗指挥部，这里距离一线阵地不超过400米。
方先觉叫炮兵部队把衡阳三面的要点、路口、地标位置的距离测量准确，进行试射。
在下令疏散衡阳市民的同时，方先觉亦留下精壮劳力千人以上编成工事抢修队、弹药运输队、消防救火队，最终他们成为保卫战中死士的一部分。由于医护人员同样匮乏，方先觉叫特务营拦截任何途径衡阳去往后方的医疗队。在这种情况下，军政部军医署的两个兵站医院被截留在衡阳。
时任第69兵站医院护理长的罗立三说：“方军长，我们已经参加长沙和湘东的战斗了，这是奉命向桂林撤啊，您就让我们过去吧。”
方先觉微笑着说：“不行。”
方先觉面容和善，打起仗来却是个狠角色。
第10军通信兵卢庆贻对方先觉曾有这样的回忆是：“我们报务员天天都可以看到他，但都不怕他，尤其是我年纪最小，方军长一直对我很和气。但是对自己面前的连长、团长，他却几乎没有一点笑色，讲的话一是一、二是二，讲出来就要作数，部下没有不遵守他命令的。如果哪个做得不好，他就处分哪个，但从不开口骂人。”
总而言之一句话，能想到的方先觉都想到了。
方先觉的顶头上司，是第10军老军长、时任第27集团军副总司令的李玉堂。
李玉堂已经奉命指挥衡阳外的部队。方先觉率部到衡阳后，李玉堂就由城西南白鹤铺驻地前来看望守城将士，并以第三次长沙会战与敌死拼的往事鼓励众人，但李之凄楚神色也是显而易见的。
6月中旬时，衡阳外围态势如下：
湘西方向，王耀武集团军仍与日军在胶着。但日军放在湘西的兵力很少，主力只有一个第40师团。从这个角度说，王集团的第74、73、100和第79军是有问题的。在湘东方向，杨干才第20军、王泽浚第44军、傅翼第72军、鲁道源第58军、丁治磐第26军，正在以醴陵为中心的湘东地带跟日军混战。
重庆军委会这时候命令薛岳带着部队往湘西转进，但被拒绝了。
第9战区的作战地域是湖南、鄂南、赣西，在湘东南设立司令长官部，从军事地理上看利于指挥；如果到了湘西，日军一旦控制平汉线南段，长官部和湘东、赣西就隔绝了。这是薛岳向蒋介石陈述不去湘西的主要理由。白崇禧在7月中又传达军委会的命令，叫薛岳将长官司令部转到湘西的洞口县，第二次被拒绝。赵子立回忆，在私下，薛岳则说，“不去给重庆守大门”。作为粤人的薛岳，老家就在粤北乐昌，如果带部队移到湘西，就意味着把兵力布置在湘桂线两侧，所以他宁愿留在湘东南，紧贴着自己的老家，也不愿意给“重庆看大门”，同时再给“给广西看大门”。
关于薛岳不服从命令这一点，后来军令部长徐永昌在日记中猜测：薛是想，一旦出现“大变局”，在湘东、粤北自立。这也并非完全的空想。在李济深（时任桂林行营主任）口述、张克明整理的《李济深先生略历》（《文史资料选辑?第67辑》）中有一段话，称当时李派人去重庆见史迪威，此外“又派人去与薛岳联络，薛岳那时也与美国接上了头。我又派人与余汉谋联络”。
联系什么事呢？
美国驻桂林领事馆林沃德向华盛顿的报告是：“为应对中国的严峻局势，一个名叫‘西南联防政府’的新政权，将在不久后成立。该政权的参与和支持者，包括广东、广西、湖南、福建、安徽、四川、云南和西康等省的诸多军政要人。该政权之目的如下：一、取代目前重庆的一党一人独裁政府；二、实现国家统一，全民动员击败日本；三、与盟国更紧密的合作。各军政要人会以公开发出联名电报的方式，要求蒋介石辞职，预期不会发生武装冲突。临时政府将由李济深领导。李是重庆军事参议院院长，在1926年蒋介石领导的北伐战争中，担任过总参谋长。”
美国人声称张发奎、余汉谋、龙云和薛岳以及四川和西康的军阀都预谋此计划，但张发奎在《张发奎口述自传》中进行了否认：“我记不得是否曾支持在李济深领导下，成立一个临时政府——西南联防政府的计划……美国人知道薛岳、余汉谋和我都是李济深的前属下，但李济深确实从未同我讨论过这一计划。”至于薛岳是否真的参与了这个谋划，我们无法深知。不过，薛跟陈纳德关系很好，曾一度争取美国军火直接补给到第9战区。此外，正如我们知道的那样，在历史上，很多将领反过蒋，上面提到的人都有过这方面的历史。至于川中军阀，又素以无大局观著称，一有风吹草动就掺和，故而在重庆政府风声鹤唳时，起来策划迫使蒋介石下野的行动也不是没有。
至于史迪威，曾说过一句话：“中国问题的药方是除掉蒋介石。”每每有让人取而代之的打算（据说蒋视察兰姆伽驻印军训练营时，史迪威曾策动刺杀阴谋）。1943年，史迪威想拉拢陈诚取代蒋而未果。现在，日本人的“一号作战”令重庆军大败，史迪威开始通过罗斯福让蒋介石交出兵权，由他来指挥中国军队。在获悉以上计划后，史迪威曾给美国陆军参谋长马歇尔去了份电报：“蒋若得到该消息，为自我拯救，当会同意由我统帅全部中国军队。”结果是，美国政府并不打算在这时候迫使蒋介石下野。到1944年秋，在重庆和华盛顿的较劲中，罗斯福妥协了，史迪威被调回国，成立“西南联防政府”的计划也就失败了。对这件事，蒋介石不可能没有耳闻，但由于涉及面广，一些将领是否真参与、参与程度有多深，在鞭长莫及、混乱纷杂的1944年，不能完全地予以确定，结果只能是不予深究，最终不了了之。
再说日军那边。
由于沿湘江而下的佐久间为人第68师团和岩永汪第116师团并不参加长沙之战，而是一路马不停蹄地向衡阳而来，导致转进到衡山的罗奇第37军根本无法组织防线，在株洲不战而退的沈发藻暂2军更是