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日军，为配合第五师团进攻太原的作战，1937年10月10日，日军夺取石家庄后，便计划派遣第二十师团，沿正太铁路，分两路进攻山西。
1937年10月15日，日军第五师团等部进攻忻口受阻后，日军决定进行正太线作战。19日下达正太线作战命令，加强晋东攻势，向娘子关方向逼进。
由于中国军队在娘子关地区部署失误，使日军得以绕过中国守军的防线，使中国守军腹背受敌，不得不于10月26日退出阵地。
娘子关失陷后，日军进占阳泉、寿阳，逼近榆次，威胁太原。
阎锡山命卫立煌部撤出忻口阵地，回防太原外围，协助傅作义部固守太原。
卫立煌部后撤时，遭日军主力追击，损失重大，无法组织新防线，被迫退到汾河西岸。
负责守城的傅作义部，6日开始与日军交火。8日，日军东、北两路兵团主力汇集太原城下，发动总攻。
在日军飞机的轮番轰炸和炮火的猛烈轰击下，太原东、北两面城墙多处塌陷，日军突破中国守军阵地。中国守军誓死不退，反复拉锯争夺，死亡异常惨重。9日，太原城防总司令傅作义见，局势已无法挽回，下令所部向西突围，太原遂告陷落。
落败的阎锡山，在日军不断逼迫下，只能退守山西西部地区，损失惨重，只剩几个县城，全部人口加起来仅有几十万。西部是贫困地区，军队的日常供给变成了很大问题，被迫军队只能一边种地一边抗日。
面对如此窘迫的情况，阎锡山想到一个政策，将农兵合为一体：所有年轻力壮的居民，三个人组成一组，依据各自自愿的原则，让其中一人进入军队，另外两个人成为民兵，在没有战争的时候可以在家中种田或者工作，以三年作为一个期限，三年期限届满，军队中的士兵转为民兵，之前的民兵转为士兵。在这样的制度下，资源得到最大程度分配，极大缓解兵源不足的压力。正是这种制度，帮助阎锡山抵抗住了日军的入侵。
日寇占领太原之后，不久成立了一个株式会社，把东、西山和阳泉煤矿的煤，强迫劳工挖出来运走。他们还专门成立了一个掠夺粮食的机构，每年从山西要掠夺五万吨左右粮食。阎锡山经营多年的各种工厂，也被日寇控制。如太原面粉厂、太原打棉厂，太原纺织厂，太原城外炼钢厂，太原兵工厂等。
太原兵工厂，在当时的亚洲地区也是排得上号的，里面的机器设备和物资非常多，且技术实力也很高，占领太原之后，他们就把其中较好的设备4000多部和其他一些设备转移到了本土和东北的沈阳、大连等地，继续组织生产军火物资，而留下的机器设备和人员物资，依然在日军的组织下继续为他们生产武器弹药。
日军占领太原，就是为了掠夺山西的资源，然后继续向其他地方扩张。我父亲用砖拍死的那个叫一郎的，他是个人打着特务的名头抢劫，日本帝国是打着大东亚共荣的旗帜，派军队抢劫别的国家，并用以战养战的借口，使军队抢劫杀人合法化。
日军在占领区成立治安维持会，治安维持会主要是由地方士绅和投降的汉奸组成，表面上是帮助日军维持当地的社会治安工作，实际上是为侵华日军打压抗日力量，并且为日军筹集后勤保障物资等工作，实际就是日本鬼子的狗腿子，维持的是日本人的安全。
日军还专门成立了宪兵队等军事、警察机构和特务组织，残酷抓捕、刑讯、折磨、囚禁和秘密枪杀我抗日军民和进步人士。
日本人占领太原以后，变着法子成立了各种特务机构，有时候是某某公馆多少号，有时候是什么什么工程队，外人一看不知道底细，实际上是秘密特务机关。尤其是这个工程队，就是日军在太原最大的特务机关，也可以说是一座人间地狱。