虽然得到16个步兵大队的兵力，日军在上海的作战仍然没有突破性的进展。不仅如此，各个联队、大队伤亡急剧增加。以第44联队为例，截止10月10日该联队战死543人、战伤1186人、总计死伤1729人。算上补充进来的士兵，第44联队只剩2058人。

　　由于一线各联队损失巨大，靠着仅有的战力根本无法击溃中国军队。为此，松井石根要求国内至少再派遣3个师团以及一批炮兵、战车部队，才能保证击溃中国军队并占领上海、攻下南京城。

　　国军与日军巨大的火力差距

　　9月10日，日本参谋本部下达了第9师团、第13师团、第101师团的动员令，9月22日—10月1日，这3个师团陆续在上海登陆完毕。为了加强上海派遣军的进攻能力，参谋本部还从日本国内、华北方面军抽调了1个150毫米榴弹炮旅团、2个150毫米加农炮大队、1个240毫米重型榴弹炮大队加强给上海派遣军。除了陆军外，日本海军也增派了大批航空兵协助陆军作战。

　　得到补充的上海派遣军总兵力猛增至20余万人，并直属了一批重炮兵联队、大队。(火炮数量表如下)
 

日军上海派遣军直属重炮兵部队统计表

　　上海的中国军队全部的直属炮兵团只有48门75毫米山炮、36门77毫米野战炮、8门德造150毫米榴弹炮、8门辽十四150毫米榴弹炮。与日军对比，中国军队直属炮兵团重炮只有可怜的16门，其余都是75毫米、77毫米中型火炮，而且数量也远远不如日军多，更重要的是炮弹方面日军是中国军队的十几倍。

　　面对巨大的火力差距，数十万年轻的中国守军官兵在防御阵地上死战不退，使得装备占压倒性优势的日军进攻没有任何进展，各个部队伤亡不断攀升。

　　日本参谋本部作战课参谋井本熊男的《日中事变作战日志》写道：“在上海的阵地攻击期间，这两个师团的步兵，一开始出征的士兵几乎全部伤亡，大都是由补充人员补充的。这是日露战争(日俄战争)以来没有经历过的巨大损失。笔者的同届生，作为中队长参战的八人全部在这场战斗中阵亡。”

　　日军大正四年式150毫米榴弹炮炮击中国守军阵地

　　除了巨大的人员伤亡外，日军也消耗了大量的炮弹、物资。第3师团和第101师团换防后，一共消耗了一场会战份的弹药量(一场会战需要15个基数炮弹，一门75毫米野战炮一个会战份为15个基数炮弹，1个基数为100枚炮弹)。

　　由于弹药消耗过大，松井石根下令各个部队严格管控火炮使用炮弹数量，规定每门火炮每天的弹药量为0.2个基数，并要求国内应该在为上海派遣军增加一场会战份的弹药量。

　　松井石根之所以要求炮兵每天只能消耗0.2个基数的炮弹，是因为他打算改变战术，集中优势兵力、火力总攻中国军队防线南部，打算将中国军队防线从中间劈成两半。为此，日军需要整整5个基数的炮弹，进行这场总攻战，以此击溃中国军队进而占领上海。

　　日军筹备总攻所需要的炮弹、物资的时候，中国军队方面也在集中兵力对日军发起反攻，打算扭转这场会战的战局。

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