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这两天风声越来越紧，李自成大军进军的塘报一张又一张，飞到吴三桂的帅府。
吴三桂白天四下里巡视城防，原以为自己的军兵会吓得惊慌失措，不想他们却个个士气旺盛，精神抖擞，城中上下兵士在城墙上修筑谯楼、箭塔，搬运碎石、擂木、石灰瓶等类的守城武器，他们上下一气，同仇敌汽，沉浸在战前的热烈而紧张的气氛之中。
吴三桂看后十分高兴，晚上回到帅府即与方献廷、胡守亮等将领在一起商议对策。
方献廷主张固守，城中粮草丰足，足够支持两个月有余，若清军赶到，内外夹攻，大顺军必败！
吴三桂倾听着方献廷的主张，但一直未开口。他在想：此时清兵在哪里呢？如果清兵赶到，那就可以里外夹攻，大败李自成于城下，可现在连清兵消息也没有。如此大规模的行动，竟然没有事先明确约定，此时真是令人心焦……
吴三桂已于昨日写信，派大将郭云龙、孙文焕火速催促，引导多尔衮大军南下。
郭、孙两骑领命即刻飞驰北上，直行到连山（锦西）才与清大军相遇，这里距山海关尚有二百多里！
多尔衮见到吴三桂信上只有几句话：
山海关已近旦夕，且急愿如约，促兵首尾夹攻！火速，火速！
郭云龙拱手说道：
“我军现在已被大顺军围得水泄不通，如将军不火速南下，山海关即刻将被李自成占领，但如果将军挥师出击，我们里外合击，敌军一定会首尾受敌，从而大败大顺军。生擒李自成就在今日！”
孙文焕也说：
“成败在此一举，望大帅不要再犹豫了，火速进兵，否则后悔就来不及了！”
洪承畴在一旁进言说道：
“王爷，吴三桂此行我想实多虚少，我们还是依约而行吧！”
多尔衮点点头，他挥刀大吼一声：
“山海关——！”
大军杀气腾腾，直向山海关北面方向扑过来。
四月二十一日，李自成亲自挥师对山海关东、西、北三面发起攻击。
因为山海关南面临大海，不须攻击，这三面之中，西护城位置面向关内，而且城外有一条小河，名为小石河。吴三桂在西边布置重兵把守。这也是大顺军的重点攻击方向。
吴三桂几乎每日到这里巡，见到这里战士的士气颇为高涨，心中踏实了许多，郭云龙、孙文焕带回了多尔衮的消息，他正督促清兵向山海关急进，吴三桂虽未盼至援兵，但心中稍稍安定了一下。他对天默祷道：
“天不绝我，只要多尔衮兵到，李自成必大败。”
太阳刚刚升起，大战拉开了序幕。
城外大军喊杀连天。
城内守军鸣声震地。
吴三桂亲自督兵守城。
李自成亲自督兵攻击。
攻城战进行到中午，李自成心中十分气恼，士兵们轮番攻城，但他的兵勇们每次都败下阵来。
李自成见强攻不利，不禁心焦如焚。
李自成手下李岩作战勇猛，是深得他的赏识的爱将之一。他时常为大军立下奇功。他看到大顺军一时攻不下山海关，心里暗自思忖之后，想出了一条计策，来见李自成。
李自成见李岩急急忙忙的样子，问道：
“李将军，有什么办法吗？”
“我想率一队人马攻入西罗城，我们内外夹击，外城可下！”
“李将军有胆有识，真是太好了。就依将军所言。即点一队精骑兵准备！”
“李岩不才，愿为大顺效犬马之劳。”
自成见状，十分感动。
李岩点集三干人马，组成了一支突击骑兵，从西罗城（外城）下狂飙疾进，意欲攻下内部关城。
李岩哪里知道，吴三桂早已设下了伏兵在此专候他的到来。
三声号炮响过，杨坤率军从左右杀出，李岩兵马遭此突袭，顿时阵脚大乱。李岩与副将死命厉声喝唤，想弹压住这混乱之军。但被围的骑兵如惊弓之鸟，众军士四处乱窜，妄图夺路逃亡。李岩火起，抽刀连斩数名撞到他马前的军士，但无济于事。
兵败如山倒，李岩等人也弄不清来了多少兵马，只见到处火光，遍野杀声。
李岩此刻也顾不上传令，他的马被乱军簇拥着后退。
不料又被埋伏在此的胡守亮迎头拦住，眼见后面追兵又赶上来。李岩忙命副将领兵接战胡守亮，他自己对付后面的杨坤。
副将与胡守亮接战未及数合，便被胡守亮一刀砍于马下，被乱军践踏身亡。
李岩心慌意乱，为了逃生，顾不得其余的残兵败将，他一打唿哨，带着几个亲兵朝来路冲杀。
他终于杀出一条血路，冲出重围。
此时，东面外城被大顺军团团围住，守城兵士血战拼杀，声音都喊不出了……大顺军虽然来势凶猛，但关守的将士们却并未退缩。他们一个个瞪着通红的双眼与冲击的大顺军刚一接触，一场血肉横飞的搏杀便开始了，攻城的士兵一次次被打退……
北面，则因有截断关外的二万骑兵参战，是以战斗更加酷烈……
关宁铁骑的支撑力得到了充分显示。
他们虽身处危机，但是久战不溃，而且士气始涨。
若非有经年血战的磨炼，以大顺军的冲击力他们就占了山海关。
支撑到了夜幕降临，山海关依然安然无恙，城头依旧飘扬着吴三桂的帅旗……
李自成知山海关急不可下，于是下令减缓攻势。
这时，多尔衮的大军已到达了山海关西北面的一片石地带，距关城只有20里。
大顺军北堵关外逃路的二万骑兵已被多尔衮大军冲溃而走。
多尔衮看到败走的大顺骑兵，不禁哈哈大笑：
“李自成的骑兵怎能与我满洲铁骑相比，真不堪一击！传我命令，大军继续前进！”
多尔衮的铁骑直进到山海关外十里外，却发现了异常情况——山海关火炮正向清军方向轰击！
“停止前进！”
多尔衮下令大军原地扎营。
多尔衮此时怀疑吴三桂在故意引诱他进入大顺军的埋伏……
夜幕茫茫，大炮不断轰鸣，情况不清，岂能轻进？
多尔衮与阿济格、多铎两亲王密议：
“李自成乃大智大勇之人。想我大清三围北京不能下，李自成一举攻克，岂能小视？若吴三桂与李自成同谋，图谋灭我大清，岂非上了大恶当？还是就地固守，以观动静。看吴三桂是否真的与李自成为敌。”
狡猾的多尔衮，按兵不动了。
吴三桂这时正率五十骑敢死队在火炮掩护下向清营突围而来……
山海关城头已能从大顺军骑兵的移动知道清军已至一片石。
按铁骑速度，片刻即可杀到城下——吴三桂为关宁铁骑首领，太知道这种速度了。
于是，他集中火炮向一片石方向轰击，目的是想为清军前进开道。并火速下达命令：
“全军做好出击准备！”
然而清军却久久不见动静……一定是发生了什么事？不能耽搁，若天明大顺军再度攻击，山海关危矣！
派出的八骑使者纷纷回报，清军在一片石原地扎营不动！
到底这中间发生了什么变故，真令吴三桂煞费脑筋。他想，必须有一个人冲出重围，再次催促清军才好。那么搬兵之人又派谁来担当呢？他左思右想，觉得只有自己亲自走一趟方才放心。
打定主意，他把方献廷唤来。
方献廷听说吴三桂要亲自搬兵，想了一会儿，觉得也只有如此。
“就依吴帅的意思吧！”
“我一定速去速回，你们一定要小心，一定要等我回来！”
“将军冲进敌营，切不可恋战。城中几万人的身家性命，我军的成败，都系于将军一身。望吴帅保重！”
吴三桂听完，感慨颇深。
吴三桂立刻召来五十骑敢死家兵，也即当年他救父的铁甲骑兵！
他目光如炬，巍然屹立，嘶声大喊道：
“今日为国仇家恨，弟兄们随我拼出去搬救兵！”
“愿随吴将军！”
城里大炮一齐向大顺军轰击。
五十骑飞马出关城，他们从一条小道上直冲入大顺军中。
时已凌晨，阴云密布。
神勇的五十铁骑抖擞精神，拍马舞刀，逢人便砍，遇兵就杀，大顺军兵还没来得及反应过来，吴三桂已率铁骑兵冲出重围，李自成的军队追赶不及，只好作罢。
吴三桂一路上打马如飞，不过一个时辰便来到清军大营。
当中军副将通报多尔衮后，多尔衮即刻召见，双方施礼毕后，多尔衮问道：
“吴将军此来何意？”
吴三桂焦急万分：
“请大兵入关共灭李贼啊！”
“此意是真是假？”
听到这一句问话，吴三桂不觉一怔。
正在他愣神之际，站在一旁的洪承畴代其回答道：
“吴三桂报君父之仇，与李自成不共戴天，怎能不真？”
“吴将军既真心约我前来，我来了，又何以炮击我大清军队？”
多尔衮说出了怀疑的原因。
“原来是这件事。此乃误会。闯军将我山海关围困，不仅关内三面围了个水泄不通，就是关外一片石都已派了两万之兵占据，以便遏我北去之路。我们欲与王相会联系，必须用炮击开重围，方可闯开间道东出。”
吴三桂的解释，消除了多尔衮的疑虑。会谈才转入正题。
多尔衮先说道：
“明朝故臣素无信义，将军欲达大功，本国发兵助阵，但想成功以后，不知将军置之何地？”
吴三桂立刻听出了多尔衮的弦外之音，这又是诱降之言，而现在事情紧急，明确表示不降恐伤和气，降又不甘心，那么惟一的办法就是用些含糊言辞，以迷惑于他。略加思考吴三桂答道：
“王爷，三桂父子受朝廷厚恩，今日君父为李贼莽逆，士庶伤心，神人共愤。三桂闻勇士怯死而灭名，忠臣不先家而后国。今君后俱遭惨弑，三桂食君禄，受皇恩，又岂有坐视之理？”
多尔衮只是点点头。
吴三桂继续说：
“若如王之所言计成败而后行，不敢有非份之想。目下三桂国仇家恨集于一身，似拼死杀贼报国，无想过其他事情，何以如此相问？”
多尔衮见一下子不可能谈及正式归降，便不再提及此事。
他起身点头，表示相信吴三桂：
“然你们与李自成都是汉人，装束一样，混战中难以分辨。恐致误伤，应该想个区别办法。”
多尔衮开始想具体问题。
吴三桂也想到这个问题了，他略一思索，便说道：
“这也不难！我关宁兵为国复仇，是为哀兵，我军可各以大块白布缝于肩背上，亲王以为如何？”
“好！”多尔衮十分赞同，我大清铁骑趁今夜稍退；明日将军出关与李自成大战，我军同时夹击，如何？”
“一言为定！”吴三桂答。
“一言为定！”多尔衮说。
二人又祭天地，歃血为誓：共灭李自成大顺军。
而后吴三桂又率五十骑突围再回关内。
一片石大战要开始了。
一片石是山海关外的大片开阔地，在山海关的东偏北面，恰是清军进关的必经之地。也是吴三桂设营把守的地方。
多尔衮与吴三桂约定的战场就在这片开阔地上。
山海关外，再没有比一片石更好的战场了。吴三桂——多尔衮——李自成，三方都是骑兵为主，也需要广阔的战场。一片石北面至大山，南面至大海，方圆有二十余里。
后来的《山海关志》《明史》等书记载，这场大战从“北山横面至海”，可见气势之宏伟雄壮。
山海关三方的总态势是清楚的。
李自成指挥大军在山海关城下包围攻坚。依他的想法，能引诱吴三桂出城决战一举而歼最好。看看如此强攻，伤亡太大，心想如果能引城内守军出来决战就好了，但不能这样僵持着。
四月二十一日一天猛攻不下，李自成又得知吴三桂曾突围出城又复杀回，他以为吴三桂是侦察突围方向或是缓兵。他根本没有想到清兵已进军隐蔽到山海关外——他的大军身后。
李自成根本没想到清兵来此，这是一个谜。
按说数十万大军包围山海关，周围几十里，甚至几百里都应在控制区域（起码在侦察区域），且李自成的北截大军二万人被多尔衮二十一日晚冲散，李自成完全应该知道这是一支出现在东北方面的新军队，而不会是地方团练或山海关内兵。若大顺军判断清楚，及时变动，也不会如此惨败！