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第9兵团为抓住美军兵力分散的有利时机，令第20、第27军于当日黄昏发起反击。当时气温降至-30℃左右，志愿军指战员在高山雪地顽强作战。
至28日晨，将陆战第1师主力及第7师1个加强团分别包围于下碣隅里、柳潭里和新兴里地区，并攻占富盛里、死鹰岭、新岱里阵地，切断了美军各被围部队之间及其与后续部队的联系。
美军被围部队为打开通路，连续不断地猛攻志愿军死鹰岭、富盛里、新岱里阵地，第9兵团一面组织抗击，一面调整部署，准备反击。
28日晚，第27军第80师和第20军第58师分别对新兴里和下碣隅里展开攻击，因兵力不足，仅在外围毙伤美军1000余人。
29日，美军陆战第1师被围部队分别向第20军第58师和第60师扼守的死鹰岭和富盛里阵地猛攻。
第58师第172团第3连连长杨根思率领1个排扼守1071.1高地，连续打退美军8次进攻。在全排仅剩两名伤员，且弹药已尽的情况下，负伤的杨根思抱起炸药包，冲入敌群，与敌同归于尽，保住了阵地。
第60师在富盛里、小民泰里一线阵地击退美军多次进攻，并乘胜向古土里方向实施反击，毙伤俘敌近千人。
30日晚，第27军集中第80师和第81师主力对新兴里美军第7师第32团、第31团1个营及师属炮兵营发起进攻，战至12月1日将其全歼。
此时，东线“联合国军”开始撤退，志愿军加紧攻歼被围之敌。12月1-2日，第27军主力和第20军第59师在困水里、死鹰岭地区，与从柳潭里撤退的陆战第1师主力展开激战，歼其一部。
12月3日，陆战第1师主力丢弃重装备撤往下碣隅里，6日晨，在大量飞机、坦克的掩护下，经古土里继续向南突围。当日，志愿军第26军也投入作战，尾敌追击。
美军陆战第1师在第3师的接应下撤回五老里。其间，志愿军层层阻截，步步紧逼，先后毙伤俘美军1400余人，但未能将陆战第1师全歼。
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