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1937年4月，西路军剩下的700多人，在李先念的带领下，从安西星星峡退入新疆。执行分散游击的部队中，李先念运气很好，没多久就意外收到中央电台的呼号，于是按中央指令北折新疆，陈云在星星峡迎接了他们。
1937年底，林伯渠到西安任驻陕党代表后不久，即营救了1500余红军失散人员返回了自己的部队。原来，马步芳准备将俘虏西路军编成的新兵团，拨交河南国民党卫立煌部。中共驻兰州代表谢觉哉得知这一消息后，一面派人与国民党军方交涉放人，一面派兰州八路军办事处工作人员到新兵团驻地，找他们谈话，要他们坚定信心，随时准备回到革命队伍。
不料国民党军方佯称要请示军令部批准，暗地里却命令这个团偷偷提前开拔了。谢觉哉立即将此事电告了林伯渠。林伯渠马上向有关方面交涉，新兵团一到西安，就去做他们的工作，这些红军失散人员纷纷要求归队。后来，这些西路军战俘开到三原县安吴堡，分别编入了八路军各部队中。
当总指挥徐向前辗转到达援西军驻地后，毛泽东、张闻天、朱德致电说：“向前同志，庆祝你脱险归来，并相信你一定能够在中央领导下，再接再厉的为革命奋斗到底。盼病体痊愈后即来中央。”
马步芳是匹野马，马鸿逵是匹滑马
红军西路军最终惨败于马家军之手，眨眼之间已经12年过去了。
十几年来，马家军的恶行梦魇一样压在幸存者的心头。
现在，向马家军复仇雪耻的时机终于到来了！
此时，胡宗南部已退至扶风、宝鸡、凤县地区，二马退至邠州、长武地区，都想借助对方力量，互为犄角，阻止解放军进军甘、宁、青或南下汉中。
根据毛泽东的指示，彭德怀指挥第一野战军于从1949年7月11日至7月14日，在扶风、眉县地区，发起“扶眉战役”，歼灭胡宗南部4个军4。4万余人；胡宗南部退守秦岭一带，二马继续往西撤退至平凉地区。
由此，解放军作战方针调整为“钳胡打马，先马后胡”，彭德怀选择了平凉地区作为与“二马”决战的战场。
未想，“二马”却不战而退。平凉虽为甘、宁咽喉，战略地位十分重要，但作战计划一出台，“宁马”马鸿逵立即察觉“青马”马步芳要保存实力的企图，急电部下退守宁夏，以图保存实力。宁马一撤，青马也无奈地急忙往兰州撤退。
毛泽东指示彭德怀，暂不占领汉中，集中兵力歼灭二马。彭德怀决定以周士第兵团两个军于宝鸡、西安一线钳制胡宗南部，以另外10个军追击二马，20余天前进千余里，把青马逼进了兰州城内。
李宗仁、阎锡山对二马有个形象的评价：马步芳是匹野马，马鸿逵是匹滑马。
马步芳家族曾在青海统治数十年之久，被称为“青马家族”，也被称为“青海王”。
当地民歌“花儿”唱道：“上山的老虎下山的狼，凶不过青海的马步芳。”
马步芳确实有股子狠劲。摩托车刚刚进入西宁的时候，正值上个世纪四十年代，马步芳拿到新摩托车就敢骑，一踩油门，摩托车便一跃而出，根本停不住，从东关大本营一直跑到20多里外西宁城东郊的乐家湾，连马都追不上。
西宁通往湟中塔尔寺的道路两边，整齐地排列着高大挺拔的白杨直入云霄，树冠密合成封闭的林荫隧道，这些树是马步芳下令，用了近十年的时间让士兵、壮丁、政府职员、学生、工人栽植的。当时马步芳还下了一道命令：谁敢砍树就砍谁的头！
在20世纪三四十年代初，马步芳对辖区内的毒品限制也比较严，不论是贩毒还是吸毒，只要被他抓住，一律砍头！可惜他晚节不保，到了四十年代后期，随着战场上与解放军作战的节节失败，他自己也抽起大烟来。
马家军以“甘、河、回、马”（即甘肃人、河州人、回族、马姓）这四条为用人标准，采取家族世袭和宗教控制的方法带兵，与其他国民党军相比，有着很强的战斗力。由于没有受到解放军的歼灭性打击，气焰十分骄狂，不仅瞧不起中央军，也常常吹嘘解放军是他手下的败将。
当年打败红军西路军，成了马步芳夸耀的资本。1947年3月，蒋介石对陕甘宁边区实行重点进攻，马家军中的马鸿逵部占领了三边地区，马步芳攻下了合水等地。以至于1947年6月14日，毛泽东给晋冀察朱德、刘少奇关于《总结边区三个月战争》的电报中也承认，“彭德怀、习仲勋率野战军上月底到陇东，因青马82师颇顽强，打合水未得手。”
为了阻挡解放军解放大西北，由南京逃亡到广州的国民党政府，紧急召集马步芳、马鸿逵、胡宗南，举行“西北联防会议”，拟制了“兰州会战计划”，以马步芳集团依托兰州固守，吸引和消耗解放军主力，会同马鸿逵、胡宗南两集团，夹击第一野战军于兰州外围。马步芳放出狂话，“兰州是攻不破的铁城”，“彭德怀胆敢进攻兰州，本署以诱敌于有利地形与之决战，凭天然屏障与既设阵地，举全力一鼓而歼灭之”。
兰州，因地处皋兰山而得名，古称皋兰。是国民党西北军政长官公署所在地，是西北政治、军事中心，地理上也是甘肃、宁夏、青海、新疆四省的枢纽。兰州城北面是黄河，东、南、西三面环山，易守难攻。
马步芳退守兰州后，又将抗战时期国民党军构筑的国防工事进行加修加固，主要阵地构筑了钢筋水泥碉堡群，外斜面有高6至10米的环形人工峭壁，腰部修有暗藏的侧射火力点，外有两层3至6米的外壕，壕内遍布地雷，铁丝网。阵地之间有公路、交通壕连接。
马步芳视兰州会战成败为其生死存亡的关键，不仅主力全部集中兰州，而且在城内屯集了大量粮食、弹药并作了精心周密的部署，以战斗力最强的两个军和两个骑兵旅，共5万余人，重点守备南山各要点与城区；以两个军3万余人，控制在兰州东北黄河两岸地区，保障兰州左翼安全；以新编成的骑兵军2万余人，控制在临洮，临夏地区，保障兰州右翼安全。
毛泽东专电：打马要准备付出较大代价
兰州城下，彭德怀遇到德困难也不少。
从西安到兰州，1400多里的漫长补给线，只有一条路面极差的西兰公路，远远保障不了供给，部队只得就地筹粮。仅有10多万人口的兰州周围，一下子聚集了这么多德部队，人的口粮、牲口的饲料，都很难满足。阵地上的战士们，只能吃囫囵豆子，啃生山药蛋充饥，还得勒紧裤腰带去冲锋。没有房子住，不少连队只得住进刚挖成的土洞里，再加上长期连续奔
袭，战士们极度疲乏，身体虚弱，非战斗减员也逐渐在增多。
兰州战役，利在速决。
毛泽东来电指示：“集中兵力，充分准备，继续进攻，攻克兰州，坚决歼灭青马。”
毛泽东完全同意彭德怀的作战计划，并乐观地对彭德怀说：“只要能歼马主力，西北战局即可基本上解决，往后占领甘、宁、青、新，基本上只是走路和接管的问题。”
同时，毛泽东专电强调指示彭德怀：“打马是一个较为严重的战役，要准备付出较大的代价，千万不可麻痹轻敌，疏忽大意。”
马步芳决心守兰州，这是彭德怀求之不得的，他说：
“我们不怕他守，而是怕他跑掉。如果他真的不跑，就到了我们把他消灭的时候了。”
1949年8月4日，第一野战军发布进攻兰州的作战命令：以第18兵团留置宝鸡，天水地区，继续钳制胡宗南集团，保障野战军左翼及后方安全；以第19兵团一部进至固原、海原地区，钳到马鸿逵集团，保障野战军主力右翼安全；以第1兵团攻取武山、陇西、临洮、临夏，得手后北渡黄河，直逼青海省省会西宁，截断兰州敌军退路；以第2、第19兵团5个军近15万人，沿西安兰州公路，分南北两路西进，直取兰州。
8月21日，第2、第19兵团出动9个团的兵力，对兰州外围诸要点发起攻击，马家军凭借坚固工事和有利地形，以猛烈火力顽抗，并趁机向解放军的侧翼实行反冲击。解放军激战一日，不仅没有夺取一个阵地，而且消耗了大量弹药和人员较大伤亡。
就在部队强烈要求继续攻击时，彭德怀司令员断然下令全线停止攻击。他认为攻击受阻，主要原因一是轻敌，准备不够，步炮协同不好，二是敌人工事坚固，敌人顽强。为此，他要求各部队深入进行思想政治动员，克服急躁轻敌情绪，认真总结经验教训，仔细侦察地形敌情，开展军事民主，研究进攻的战术，扎扎实实做好准备工作，待命总攻。
8月23日，毛泽东致电彭德怀：
“马步芳既然决心守兰州，有利于我军歼灭该敌。为歼灭该敌起见，似须集中三个兵团全力于兰州战役。并须一次打不开而用二次、三次攻击去歼灭马敌和攻占兰州。”
遵照毛泽东的指示，在摸清了马步芳的部署、工事构筑和地形情况以及作战特点后，彭德怀重新调整了部署。
在此之前，解放军第1兵团解放了临夏。临夏是青宁二马出生和起家的地方，丢了临夏，等于马家的老窝子被抄，大大动摇了兰州守敌的军心，迫使马步芳从兰州前线抽调骑兵第8师两个骑兵旅回防西宁，从而减少了进攻兰州德阻力，也保障了野战军主力的侧翼安全。
马步芳感到兰州危急，一面急电广州国民党政府，火速督催胡宗南、马鸿逵出兵解围；一面派亲信马骥专程飞到银川，向马鸿逵求救。马鸿逵比马步芳长11岁，是马步芳的长辈，却因争权夺利而长期不和，乘机故意刁难，讨价还价，最后勉强拼凑一支贺兰军，进驻宁甘边境，坐山观虎斗。而此时胡宗南自身尚且难保，不肯出动一兵一卒去兰州之围。
马步芳知道援军不会来，兰州亦不保，便于8月24日只身飞往西宁，再携眷逃往重庆，所部交由儿子马继援指挥。
8月25日拂晓，解放军攻城部队发起总攻。经激战，攻占被称为“兰州锁钥”的沈家岭、狗娃山、古城岭、马架山和皋南山最高峰营盘岭，兰州城直接暴露在解放军的炮火之下。
兰州城防指挥官马继援，见外围主阵地一日之内相继失守，伤亡又惨重，外面援军无踪无影，同马步芳密商后，决定于当日乘夜幕全线秘密通过黄河铁桥，向西宁方向撤退。但是，黄河铁桥迅速被解放军控制，除马继援等人率一部逃走外，余部成了瓮中之鳖。一路上满目溃兵，人马争道，车辆横冲直撞，自相践踏，死伤累累。
至26日12时，解放军全歼兰州残敌，解放兰州。
兰州战役，是西北解放战争中规模最大、战斗最激烈的一次城市攻坚战。第一野战军以伤亡8700余人的代价，歼灭敌人2。7万余人，消灭了马步芳集团的主力，打开了进军青海、宁夏、新疆的门户。
彭德怀又命王震率第1兵团乘胜追击，直逼青海西宁城下，西宁岌岌可危。逃到西宁德马继援惊慌失措，不敢久留，惶惶然爬上飞机出逃重庆。马家军苦心经营几十年的西宁城内官兵顿时作鸟兽散，西宁城霎时间成为一座空城。
9月5日，第1野战军第1兵团第1军先遣骑兵侦察队600人抵达西宁。次日，第1军第2师5团在副军长兼2师师长王尚荣率领下