日军攻破旅顺外围防线

7月27日，日军的中央纵队进入战场，目标是攻下凹字山。日军侦察发现，凹字山南面的防御工事非常坚固，难于攻取；而由北面进攻，则受到鞍子岭炮垒与凹字山炮垒形成犄角炮火的交叉射击。唯一可以进攻的东面，地势却非常险要，日军决定放弃之前已经攻占的两个堡垒，下山由东面进攻。

日俄双方用炮火猛攻对方：日军先令炮兵猛轰俄军堡垒，俄军则突然由鞍子山炮台横击日军。双方一直打到下午3时40分，这时，凹字山堡垒已大部分被击毁，日军接近俄军堡垒。但日军没想到的是，俄军突然改变策略，在崖上俯击日军，甚至从崖上投下大石头。直到下午5时30分，日军才攻占其第一垒。由于遭到俄军炮火的猛烈轰击，他们只能暂时待在崖下。

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日俄战争堡垒旧址

28日上午，日军从三面包抄围攻凹字山。这一次，俄军再也顶不住了，只好撤退。日军占领凹字山后，紧接着便开始攻击鞍子岭、英歌石和兜山。战斗一直持续到29日晚上，日军慢慢逼近俄军前卫部队。

30日凌晨，日军开始全面进攻：中央纵队猛攻俄军凤凰山一带阵地，炮击王家屯高地，夺取了于大山，趁夜疾驰，轰击俄军，俄军以炮还击；日军右翼纵队则进占东、西泥河子，攻下了冷家屯和石嘴子；左翼纵队相继占领龙头、郭家沟。在短短3小时的时间里，俄军第二道防线被突破。至此，日军完全突破了旅顺后路外围两道防线，完成了对旅顺要塞的包围，距市区不到 4公里。