总部首长对于大青山游击总队的工作十分重视，要求徐大龙将解放出来的10万劳工尽可能地武装起来。
为了加强游击总队的管理，总部抽调了各级指挥员550余人，加入抗日游击总队，地下党地方组织雁北行政公署来到了矿区，接管抗日游击总队根据地的建设。
在总部的帮助下，大青山抗日游击总队进行了扩编，改成大青山抗日游击纵队，下辖纵队部、直属队、三个游击总队、12个游击支队，总兵力65400人，拥有各种枪支23400支，各种火炮45门。
徐大龙暂时留任纵队长，总部调来的高天明将任副纵队长，马振宇任参谋长。
游击纵队成立后，面临的第一个困境就是如何养活这么庞大的一支部队，不仅如此，还要加上大批的解救出来的矿工。原大青山游击队储存的物资，再加上燕北行政公署筹集的物资，只够维持这些人一个半月。
徐大龙首先要解决的就是部队的供应问题。不仅如此，燕北行政公署下属一共13个县，土地都十分贫瘠，当地自给自足都做不到。如今已经到了秋天，如果不能够筹集到大批的过冬物资，用不着日伪军的大军前来围剿，也熬不过这里寒冷的冬天。
徐大龙、孙德胜、高天明、马振宇经过研究，决定主动出击，集中大青山游击纵队的主力，筹集过冬的物资。
这天上午，孙德胜和魏和尚的骑兵支队和特战中队率先出发，徐大龙、马振宇率领着两万名游击队员，乘坐运煤的火车开往大同。
留在大同城里的日军主要有独立混成第二旅团旅团部、直属队、大同铁路守备队等6000余名日军。
dt市的城防异常坚固，抗日游击总队缺乏攻坚作战的经验。为了避免遭受惨重的伤亡，徐大龙采取围三缺一的战术，指挥部队从东西南三面向大同城发起了进攻。
经过一天一夜的激战，日军放弃了大同城，途经卧虎湾，
向天镇方向撤退。
日军在撤退的过程中，遭遇了孙德胜率领的骑兵支队的袭击，又扔下了几百具尸体。
卧虎湾地形复杂，为了避免游击队的骑兵遭遇重大伤亡，孙德胜也停止了追击。
进攻大同的战役，抗日武装消灭了三千多名日伪军，攻占了大同，缴获了大批的武器弹药以及各种物资。筹集到了基本上可以满足抗日游击纵队过冬的物资。
为了避免遭遇日军的围攻，徐大龙等人在大同城里休整了三天，然后主动放弃了大同
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