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中国各路大军奉命汇集鲁南，参加徐州大战。
1937年8月20日，国民党最高统帅部宣布成立第5战区，负责指挥鲁南、苏北地区的战事。司令长官由蒋介石兼，副司令长官为韩复榘。赋予第5战区的作战任务及指导要义是：“本战区作战之特性，为对敌强行登陆之作战，故以立于主动地位，确占先制之利，根本打破敌军登陆之企图，此为作战指导上之第一要义。纵使敌军一部先行登陆，务必迅速围攻而歼灭之，不使后续兵团借此以为安全登陆之掩护。此为作战指导上之第二要义。必要时，在指定地区之范围内扼要固守，绝对限制敌军之进展，运用机动部队而歼灭之，以确保我国军南、北两战场作战联系之中枢。”但在当日又撤销第5战区辖区及部队改归第1战区。当淞沪会战局势趋于严峻之际，10月16日又重建第5战区，任命李宗仁为司令长官，韩复榘为副司令长官，长官部设于徐州，管辖地区为津浦线两侧及山东省，下属部队有第3集团军、第11集团军、第24集团军、第51军以及位于鲁南、苏北、豫东、皖北各地的军事单位和海军陆战队等。国民党最高统帅部从1938年3月开始逐步向第5战区增调部队达64个师；近60万人。准备迎击以南京、济南为基地；从南、北两端沿津浦路夹击徐州的日军。
第5战区司令长官部根据统帅部的意图，结合本战区当时的敌情、地形及任务，于1937年12月拟定了作战计划。其方针为：
第一时期（阻止敌之侵入）
一、守备黄河南岸之第一线兵团，直接守备黄河两岸，置重点于济南及其以西地区，分置有力之预备队于济南、泰安附近，并于黄河固守河岸，不得已时应确保后方各要点，勿使敌扩大区域或威胁我主力之侧背。
二、守备海岸之第一线兵团，连接守备海岸各要点，阻止敌之登陆，并置有力之预备队于诸城、日照、东海间地区，以机动策应海岸直接守备部队，挫败敌登陆企图。敌已登陆时，亦须固守既设工事线，竭力阻止敌之发展。
三、第二线兵团位于徐州附近，添筑徐州附近国防工事，并准备利用津浦、陇海两线，应援第一线兵团之作战。
第二时期（兖州附近之会战）
一、黄河守备兵团，如受敌由长清及其以东正面压迫时，可向莱芜、泰安、肥城及新泰、大汶口地区逐次撤退，占领要点；并在该地区以北留置多数小部队，施行游击，迟滞敌之南进。
前节之目的业已达成，或敌由长清西北侧面压迫时，则平阴、东阿方面应竭力支持，掩护该兵团主力向南阳湖以北运河之线撤退，整顿态势，置重点于济宁附近，准备会战，同时对寿张、范县方面应予警戒。
二、济南以东之一部，不及向津浦路以西撤退者，可逐次向博山、泰安及新泰、泗水南北一带山地撤退，协助主力之会战，并向敌侧击。
三、日军主力于海岸上陆，或黄河守备兵团向泰安以南撤退时，海岸守备兵团之主力应逐次向日照、莒县、沂水之线撤退，左翼与新泰、泗水附近之友军联系，掩护战区右翼。其一部，当面如无敌情，仍固守东海附近海岸。
四、第一线兵团后撤时，第二线兵团即应以有力部队推进至邹县附近，间接支援黄河守备兵团之退却，直接阻止敌沿津浦线南下。余部仍控制于徐州附近。
五、兖州附近之会战，以邹县、济宁两兵团及泗水、新泰附近之游击部队相互策应，以外线态势，保持重点于左，对南进之敌施以猛力反攻。
第三时期（徐州附近之会战）
一、兖州附近之会战，万一不利，敌由运河之线突入南阳湖以西平地时，或敌由海岸向西强压、越赣榆之线西进时，或敌由运河以西地区渡过黄河时，本战区所属各兵团应按如下行动：
运河沿线兵团，一部退至商丘固守，掩护战区之左翼；主力集结于微山湖西侧地区，准备向西南进出；
津浦路正面兵团，退至徐州西南萧县与津浦路间地区，准备向西北及东北进出；
第22集团军为预备队，位于苏、豫、鲁边区，以备策应。
第1战区的第68军位于豫东商丘、考城、兰封一带，防守陇海路并与第5战区鲁西南的第3集团军部队协同担任黄河以南之防守。
从当时的战局来看，该计划既符合持久消耗的战略方针，也周密可行，如能照此执行，中国军队完全可能达到战役企图。但担任黄河守备的第5战区副司令韩复榘的公然违抗军令，不战而退，完全打乱了预定计划，造成第5战区极大被动，处于极度危险的境地。
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韩复榘不战弃鲁
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中国军队增援部队奔赴台儿庄阵地。
如前所述，日军大本营看到华中作战目标已经接近达成，苏联军队又没有集结的活动，允许寺内寿一派遣华北方面军，渡过黄河进攻山东半岛。于是，寺内寿一下令日本的第2军西尾寿造指挥日本第5、第10师团越过黄河，进攻山东，当时指挥第5师团的是板垣征四郎，指挥第10师团的是矶谷廉介，两人是日本士官学校的同学，交情深厚，又爱争强好胜。这两支日军在12月23日渡过黄河，企图在攻克济南之后，分兵两路，形成一个钳形攻势，聚歼国民党第5战区于徐州地区。
当时中国方面在山东最高的军政长官，是前西北军战将韩复榘，他在1929年，中原大战爆发之前，背叛西北军而投靠中央，由于韩拥有强大的兵力，因此国民政府就地招安，让韩出任山东的最高军政首长，由于韩拥兵自重，日本又把山东视为国民政府不得直接干预的地区，韩复榘在山东，可以说是处在半独立的状态，政策立场经常游走在日本与国民政府之间，经过多年的经营，韩复榘已经累积了可观的实力。
韩复榘本来对于国民政府的号令，就是经常采取应付与利用的立场，他一直不脱军阀割据的心态，他认为无论中日之战的结果，是由谁当政，自己拥有实力才是最为重要的。因此，当抗日战争全面爆发之后，他尽量设法保持实力，以坐山观虎斗的心态，避免卷入战端，只在河北山东交界的地区，对日军进行过侧击，得手之后立刻又退兵。
作为第5战区的副司令长官，以及第3集团军的总司令，他受命防守津浦铁路北段，但毫无抗战意志。军事委员会令其向德州、沧州一带出击，他拒不从命，未战先退。南京失守后，北线局势开始严峻，他仍未加强黄河防务。1937年12月23日，日军第10师团由青城、济阳间渡过黄河，韩复榘于24日即率军南退，仅留第20师守卫济南。26日济南失守。31日，蒋介石电令其将主力“分布于泰安到临沂一带，泰山山脉地区之各县，万勿使倭唾手而得全鲁”，他不但不依令增兵泰安，反而于次日（1938年1月1日）放弃大汶口，率军退至济宁；5日又由济宁率军退至曹县、单县、城武（今成武）一带，并公然违反军事委员会“无论在任何情况下，绝对不准离开本战区”的命令，将该集团军的军需辎重及私人财物等由津浦铁路经陇海铁路转至平汉路，进入第1战区防地，停于漯河。
在韩看来，蒋介石在华北失去了河北与山西，在华中失去京沪地区，中央军的精锐部队几乎耗尽，这正是自己保存实力，在关键的变局，发挥权力制衡作用的重要时刻。因此，韩并不积极的在山东进行布防备战，反而是在山东进行大量的搜刮，将可以带走的各种资产，全都先运往河南的南阳，然后自己指挥部队，一路退却待机而动。
虽然韩复榘一再接到第5战区李宗仁的军令，甚至军委会蒋介石的急电，要求韩务必在津浦路沿线的战略要地，进行防御作战，绝对不可不战而退。但是韩复榘竟然完全置之不理，一路的不战而退，让日军喜出望外的一路追赶。
蒋介石深知韩复榘的这种作法，会造成整个中国军队的抗日意志瓦解，于是在1938年1月11日，蒋介石在开封召开第1、5两战区高级军官会议，作了《抗战检讨与必胜要诀》的讲话。在总结“挫败原因”时，指出政府军队的12个缺点，其中着重批评了高级将领，认为“军纪荡然为第一大罪恶”，说有些高级将领缺乏牺牲精神，“缺乏敌忾心”，“缺乏坚决自信”以及“命令不能贯彻”等，于当日将韩复榘“免职查办”，送到武汉，以违抗命令、擅自撤退罪，依法处以死刑，1月24日执行。蒋介石的这个果决的行动，重振了低迷的军心与士气。对于督促广大政府军队官兵作战及提高军队的抗战士气起到一定的作用。白崇禧曾说：“韩既正法，纲纪树立，各战区官兵为之振奋，全国舆论一致支持，韩之原部第3集团军在孙桐萱指挥下亦奋勇与敌作战。在此之前，黄河以北作战部队轻于进退，军委会之命令，各部队阳奉阴违，经此整肃，无不遵行。”
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逮捕韩复榘
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1936年在济南的蒋介石与韩复榘。
会议由蒋介石亲自主持，脸色铁青，目光咄咄逼人。蒋介石劈头便说：“我们抗日是全国一致的，这个重大的责任应该说是我们每一个将领义不容辞的责任。可是，竟有一个高级将领放弃山东黄河天险的阵地，违抗命令，连续失陷数座大城市，使日寇顺利地进入山东，影响巨大。今天我问韩主席：你不发一枪，从山东黄河北岸，一再向后辙退，继而放弃济南、泰安，使后方动摇，这个责任应当是由谁负担？”韩复榘没想到会议一开始，蒋介石就直接将矛头指向自己，他一听火从心起：你蒋介石算什么，不就是靠洋人和中国的几个军阀扶上去的吗，我姓韩的是靠自己拼出来的，在北半个中国也是赫赫有名的。想到这里，韩复榘从位子上霍地站起来，毫不客气地顶撞道：“山东丢失是我应负的责任，南京丢失该谁负责任呢？”韩复榘的话没能讲完，蒋介石一拍桌子，正颜厉色地说：“现在我问的是山东，不是问的南京！南京丢失，自有人负责！”韩正想开口反驳，刘峙走过来拉住他的手劝道：“韩主席，委座正在冒火的时候，你先到我办公室里休息一下吧！”刘峙拉着韩从会议厅的边门走出去。韩气呼呼地，脖子拧着。刘峙装出极关心而且亲热的样子，继续拉着韩的手，向院子里走去。院子里早预备了一辆小汽车，刘峙说：“韩主席，上车吧，这是我的车子！”韩复榘不知是计。刘峙向司机使个眼色，立即把车门关了。刘峙招手说：“韩主席，你一路好走，我还要回去参加会议！”小汽车前座上早有两个人等在那里，等车子开动了，那两个人迅速地从前座钻到后座上来，一边一个，把韩复榘夹在中间。其中的一个人掏出一张逮捕令，出示给韩看。韩这才恍然大悟，但表情极为镇静。他从车窗向外一望，只见路两边布满了荷枪实弹的宪兵，如临大敌，戒备森严。汽车飞快地驶到开封火车站，从一辆专车上走下两个特务，把韩拖出来，推拥着上了火车，沿途不停，直达汉口下车。春寒料峭的汉口车站，早有五辆汽车等着，四辆大卡车上全是国民党宪兵。韩复榘被押进一辆小汽车里，一直开到江边码头，由专轮载车渡江到武昌。1月12日夜晚，两个押送韩复榘的特务把他交给“军法执行总监部”，软禁在一座二层楼上。到这时韩才清楚，这个押送�