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親臨第一線指揮作戰的清軍提督百勝也對麾下將士在前哨戰中的表現十分滿意，覺得雖然浪費了不少的彈藥，可畢竟還是挫傷了吳軍的銳氣，十分有利於接下來的真正決戰。所以趕緊讓清軍士卒注意節約彈藥外，百勝又向清軍將士喊道：“看到沒有？吳逆賊軍和長毛一樣，也是血肉之軀，照樣怕我們的槍子炮彈，我們只要繼續這麼打下去，就一定能守住南門，堅持到援軍到來！大清必勝！泰安必勝！我們必勝！”
“大清必勝！泰安必勝！我們必勝！”清軍將士紛紛放聲吶喊，人人神情剛毅，意志堅定，也的確對守住泰安南門充滿了信心。
泰安軍民的必勝信心很快就開始動搖，下午兩點正時，在吃飽了一頓儘可能豐盛的午飯之後，吳軍胡懷昭部的主力開始出營集結，一口氣動用了十四個營七千人的軍隊發起攻城作戰，還把包括三十門後裝膛線炮在內的一百五十餘門遠程重炮拉到了陣前，在泰安南門前列隊排開，黑黝黝的炮口對準泰安南門城頭，讓城上的清軍望而生畏，未開一炮，就已經聲勢奪人。
迅速安排好了陣列之後，三點正時，吳軍的炮擊突然展開，一百五十多門遠程重炮一起開火，將各種各樣的炮彈轟向泰安城頭，此前僅僅只是領教過少量黑火藥開花炮彈的泰安清軍，也生平第一次嘗到了苦味酸開花炮彈的苦頭。
轟隆！轟隆！轟隆隆隆隆！
連綿炸響的炮聲中，吳軍的炮彈接連脫膛而出，或是飛向泰安城頭，或是砸向泰安南門城牆，還有許多的炮彈直接越過城牆砸入城內，實心落地彈跳，所向披靡，當者立斃！黑火藥炮彈不斷炸開，彈片橫飛，不幸被彈片射中的清軍將士血肉四濺，非死即傷！而最出風頭的依然還是苦味酸炮彈，爆炸後不但彈片更多更猛，迸射的火焰還能直接傷人傷物，首當其衝的泰安南門城樓幾乎是在轉眼之間就冒出了火頭，城裡也是火頭四起，城上城後的泰安軍民因此奔走呼叫不絕，頓時亂成一團。
“起火了！快潑水！潑水！千萬別讓火燒起來！”
“水澆不熄！賊軍的炮彈有妖法，冒出來的火水都澆不熄！”
“救命啊！救救我！我身上起火了！”
初次遭遇苦味酸炮彈的泰安軍民驚叫慘呼的同時，吳軍的鋪路行動也乘機再次展開，輔兵再次攜帶草束樹枝上前鋪墊河床，城牆上的清軍將士雖然也奮力開槍開炮壓制，卻再也打不出之前的威猛氣勢，匆忙打出的子彈大都偏得離譜，炮火也不再象之前那樣連綿猛烈，同時暴露了炮位之後，吳軍的炮火還開始了重點打擊清軍的火炮所在，不到十分鐘時間就成功打中了一門裝填火藥的清軍火炮，引發殉爆，炸死炸傷了好幾名清軍炮手。
“不是說吳賊這路兵馬只是偏師麼？怎麼火力比石達開那個大長毛的火力還猛？！”
被苦味酸炮彈的巨大威力震懾，清軍指揮官百勝甚至都覺得吳軍偏師的火力比當初的太平軍北伐主力還要恐怖。而身為指揮官的百勝都有這樣的感覺，餘下的泰安軍民自然更是個個心中大駭，好不容易建立起來的必勝信心大為動搖，再不敢認定自軍一定能堅持到援軍到來，軍心士氣都受到嚴重影響。
吳軍足足用遠程炮火準備了一個小時才停止射擊，然後乘著天色還足夠明亮，已經成功鋪起進攻道路的吳軍輔兵再度上前，衝到泰安南門外的護城壕旁搶修臨時工事，已經在炮擊中死傷慘重的清軍慌忙開槍壓制，然而卻再也無法有力壓制吳軍的工事準備，逼得百勝只能是提前調動預備隊上城補強火力。可是城牆上的太平軍火力才剛密集起來，吳軍令旗一揮，搶修工事的吳軍輔兵立即伏地避炮，吳軍的龐大炮隊則乘勢開火，再次猛轟人員重新開始密集的泰安南門城頭，清軍措手不及，頓時又死傷慘重。
見此情景，躲在箭垛背後的清軍指揮官百勝不由生出了一種近乎絕望的感覺，不知道是應該選擇不惜代價的壓制吳軍搶修工事，還是選擇優先保存實力，任由吳軍搶修前沿工事。最後，考慮到自己手裡的可用之兵本來就不多，百勝也只能是咬了咬牙，把預備隊重新撤下城牆，放棄火力壓制，吳軍輔兵則乘機搶挖搶築避彈工事，讓戰兵衝到城下時有處可依。
秋冬晝短，還沒到六點時天色就已經開始發黑，已經成功搶修起了一些避彈工事的吳軍這才出動了一些戰兵上前，搶到城下準備火力掩護，知道吳軍準備在晚上發力的百勝也匆匆調派軍隊，補強城上防禦，並向值守南城的部下吩咐道：“一定要注意城下！吳逆賊軍喜歡在城牆上直接挖洞炸城，城門已經堵死了，賊軍今天晚上九成九會用這種，盯緊了下面，發現有吳逆賊兵挖城牆，馬上扔火藥火把，炸死燒死那幫狗娘養的！”
言罷，百勝這才匆匆下城離開南門——離開的原因倒也真不是百勝怕死，而是城裡離不開百勝居中指揮，同時在必要的時候，百勝或許還要親自率軍出城突擊，為南門戰場分擔壓力。
百勝料中了吳軍的攻城戰術，然而百勝卻又料錯了吳軍的攻城決心，天色全黑之後，在前沿陣地上的吳軍將士火力掩護下，吳軍的工兵大舉上前，或是用壕橋車在護城壕上搶搭橋樑，或是衝到城牆下方借著夜色掩護搶挖爆穴，結果因為槍炮聲掩蓋了挖掘聲的緣故，清軍方面很難靠著聲響判斷吳軍的挖掘處所在，只能是不斷扔下火把草束下城照明，守城物資消耗迅速而又巨大。