陈海松打马扬鞭驰骋在张掖各地进行最后准备时，北平和全国的局势一天天恶劣起来。
事变的第二天双方激烈交火，29军37师219团在团长吉星文指挥下组织还击，夺回卢沟桥。何基沛旅长也率部赶来增援。狡猾的日军立即派出谈判代表前来和平谈判。
群龙无首的29路军在秦德纯主持下不愿事态恶化，造成严重冲突，签订了第一次停火协议。双方商定停止射击，同时将军队各向永定河东西两岸撤退，宛平城防由河北保安部队接替。
但蓄意逼走29路军的日方七月十日上午派出一个步兵大队、一个炮兵大队赶来增援。当日下午向219团阵地猛烈炮击，同时发起地面进攻。何基沛、吉星文依托阵地凭借着人数和装备优势沉著应战，打退日军多次进攻，毙敌过百。
日军意识到仅仅依靠华北驻屯军的力量面对强硬起来的29路军很难正面突破，遂改变战术，向国内求援，同时释放和平烟雾，表示愿意和平解决，进行谈判。
11日晚，被蒋介石严令返回的宋哲元从山东返抵天津。此时的宋哲元还幻想着当他的“华北王”，对日军意图缺乏清醒判断，寄希望于通过谈判解决冲突，并与日方签订了第二份停战协定。在他看来目前日本还不至于对中国发动全面战争，只要我方表示出善意，做出一些让步，局部解决争端仍有可能，中央军及各方势力就没有进驻平津的借口。
实际上，此时少壮派军人把持的日本政府已经做出了扩大战争的决策，日军与29路军频繁的交涉只是缓兵之计。日方谈判代表驻华副武官今井武夫少佐接到华北驻屯军命令：“今天东京内阁会议下定重大决心，决定调动国内的三个师团和关东军及朝鲜军的有力部队参与华北问题的解决。
为了解决中国问题多年来的悬案，现在正是大好机会。所以，当地交涉已经没有进行的必要，如果已经达成协定，也必须坚决撕毁。”
临泽兵工厂内，陈海松给紧急赶来的侦察连、特战队200人讲解了华北形势我军未来的作战区域和可能的作战方式，要求他们提前潜入华北，对以上地域进行地形勘察、绘制地图、侦查敌情，了解当地民情、交通、生活状况。布置了不同区域后侦察连160人分批骑马离去。
薛云龙、王凯、赵明、王宇等40人又进行了一天的城市巷战、冰雪严寒地带特战方法的讲解训练后布置了新任务分两批离去。
12日刘青山成功手术，为贺子珍取出残留的五块单片。
国民政府军事委员会情报部门在7月16日获悉日方暗地里调集大兵，关东军铃木、酒井两旅团经热河向北平前进，川岸师团进入山海关，向北平以南地区前进，华北驻屯军河边旅团，向北平以东地区前进，另由日本国内派第五师团配合海军进攻天津。认为战争扩大已不可避免。
16日苏军训练营结束使命，在陈昌浩、陈海松、李特等人欢送下，携带全部装备经新疆返回中亚。训练营三千多战士返回各自部队。
17日，日军谈判代表提出更加苛刻的条件：要求把中方道歉人由原定的师长冯治安改为军长宋哲元，把处分的负责人也由团长吉星文升格为师长冯治安，借此故意刺激中国方面。同时指令所属部队准备以武力征伐第二十九路军。
同日，日本政府向中国外交部送交一份照会，指责中国政府在中国国土上调兵遣将，形成对日本的挑衅威胁。
预感到难以善终的蒋介石在观望了十天后顺应民心，在庐山发表了陈布雷起草的《对于芦沟桥事件之严正表示》谈话，表示临到最后关头，便只有拼全民族的生命，以救国家生存。最后关头一到，我们只有牺牲到底，抗战到底，提出地无分南北，年不分老幼，皆有守土抗战之责的著名的抵抗宣言。表明了国民政府对日本军国主义挑衅的强硬态度。
18日，国民政府军事委员会终于下达动员令，命令孙连仲、庞炳勋、商震、李默庵部增援华北，开始向周围驻军补充物资。而平津地区中国最高军政长官宋哲元却严令张自忠、冯治安、黄维刚等人静待斡旋佳音，驳回他们的出击请求。反而跑到天津与日本华北驻屯军新任司令官香月清司会晤，希望和平解决争端，得到日军响应。
同日，第八路军指挥部接到军政部命令：第八路军所属部队集结待命。第八路军指挥部得以向远在张掖的教导师、独立旅下达离开防区，东进集结的命令。
19日，张掖军民举行隆重的抗日誓师大会，20日跃跃欲试、斗志昂扬的教导师、独立旅留下部分机关、后勤、医务、辎重、兵工人员和一个团的留守部队，向延安进发。
宋哲元在这一天赶到北平，双方在北平签订第三次协议，并报请国府批准，又主动撤除北平城防。蒋介石多次电示宋哲元切勿对日军抱有任何幻想，但军阀思想严重，满脑子地盘的宋哲元根本不予理会，不知疲倦地放下部队作战准备工作为虚幻的华北和平鼓唇奔波。
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