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到了1936年八月一日，當第十一屆奧運會在德國柏林召開時，河北和山東前線的解放軍同時發動反擊，這也被稱為“奧運會”攻勢。
經過和日本人八個月的戰爭，解放軍也熟悉了日軍的作戰方式，磨練了作戰意志，逐漸地拉小了雙方在單兵素質上的差距。
山西前線閻錫山的地盤，雖然軍隊戰力差，但軍工生產能力，卻是民國時僅次於東北做得最好的，甚至比佔據長江中下游地區的南京政府做得還好。收編了閻錫山的部隊，得閻錫山經營多年的兵工廠後，解放軍的戰力再度得到提升。經過和河北日軍連續不斷的小規模拉鋸戰的鍛鍊，被收編和擴充後的第七路軍作戰面貌也登時一變。
在這段時間裡，後方位於武漢的兵工廠不斷地加大軍工生產，小心地積蓄作戰物資，到八月份時，發動夏末決戰的時機已經成熟。
一時間，從河北到山東，日軍全線告急。
從臨沂到泰安，邯鄲，邢臺，石家莊，淶源，張家口，每個方向都在告急，每個方向都是紅軍攻擊的重點。
在超過兩千公里長的正面戰線上，再度擴軍後的解放軍一氣投入了超過一百五十萬人的龐大軍力，而位於日本人後方的二十幾萬游擊隊也在同一時間一起“作亂”。
面對著海潮般狂湧而來的解放軍，打了半年弊屈爛泥仗的日軍首尾難顧，根本無力抵擋，節節敗退，大量城市丟失。
到了九月份奧運會結束的時候，山東河北兩省的日軍已重新被壓縮回沿海一帶。河北方向的日軍，僅僅只能拼死保住北平，天津，唐山一線。而山東方向的日軍，更是被驅逐到山東半島淮坊到青島東北方這一小塊的半島突出地區。而這時日軍駐華的三十餘個師團接近七十萬人的兵力，在這一個月的攻勢戰爭中損耗了三十餘萬人。
此時就算是瞎子也已看出，日本人對中國的侵略作戰，已經全面失敗了。
仗打到這個地步，日本也已到了山窮水盡的地步。從一九三五年六月紅軍佔領長江中下游地區後，日本的工業產品已徹底從南中國被踢了出去。起初靠著英日對華干涉作戰帶來的軍事訂單，倒是有了一個假繁榮，但是這種侵略戰爭帶來的“假繁榮”，要想變成真繁榮，前提是要在中國掠奪到大量的財富。
然而前線的戰爭打了一年多，收穫的只是無數的失敗，什麼都沒有搶到不說，反而要付出天文數字般的軍費，更揹負了無數的戰爭外債。此時的日本，其國內的黃金儲備，更在這一年的戰爭中被耗盡。這一年的戰爭，已經讓日本國內的經濟形式，惡化到了極為嚴重的地步。
這時候的日本，無論如何再也打不下去了，在1936年最後七個月裡，日本國內連換了三任內閣，但什麼局面都沒有改變。
一九三六年十一月，經過和中共上秘密談判後，1936年日本本年度的“最後”一任阿部信內閣在倒臺前一個月，幹了一回“髒活”，下令山東日軍透過海路撤出中國，而京津方向的侵略軍也撤到長城之外。
作為交換條件，中共方面則釋放在上海被扣押了一年多的日僑，以及大量被俘的飛行員和陸軍戰俘。
在這一年多的戰爭期間，輸急了的日本人也曾經使用過毒氣彈，但是已有準備的林漢早就從德國運來了一批毒氣彈，以牙還牙。日本人最初用的是光氣，而林漢用來報復的卻是更加“高大上”的芥子氣！而在臺兒莊圍殲戰的最後階段，林漢甚至命人在臺兒莊上投擲了殺傷力驚人的VX神經毒氣。徐州戰役結束時所以俘虜那麼少，除了日本人死戰不降外，扔在臺兒莊的VX神經毒氣則是重要原因，戰後那個地區的日本兵幾乎全部死絕。對於此事，提供VX神經毒氣的德國人非常高興，因為他們得到了珍貴的第一手實戰報告。
在遭到紅軍更為猛烈的毒氣彈報復後，日本人才悻悻地放棄了這種瘋狂的作法。
當中日戰爭告一段落時，李華梅在日本人的身上已完成她的第281個擊墜，這是一個令人望而怯步的數值。而雙方終戰之時，李華梅駕駛的戰鬥機，已更換成了德國最新式的He112，使用900馬力的尤莫液冷式發動機，而她原先駕駛的兩架HE51F型，因為使用過度，磨損嚴重，早已被宣佈報廢。不過意識到這兩架飛機重要的歷史意義，以及可以作為未來長期信仰飯票的來源，經林漢提意，這兩架飛機都被封存了起來，建國後更送進軍事博物館。
到了一九三十七年新年時候，中日之間的戰爭暫時平息了——當然，這只是的暫