1932年1月30日至2月2日，短短四天，上海的戰局在表麵的停火協議下，暗藏著更加洶湧的激流。林源憑借其超越時代的戰略眼光和技術優勢，布下了一張無形天網，而急於雪恥的日本海軍，則正一步步踏入精心預設的死亡陷阱。
停火期間，林源並未鬆懈。他深知日軍絕不會善罷甘休。他命令配屬給第二航空聯隊、由第一航空聯隊借調的精銳偵察部隊——裝備15架F-5A“閃電”照相偵察機和12架P-40K“戰斧”戰鬥偵察機的中隊，持續升空，執行高強度、大範圍的戰略偵察任務。
這些偵察機以超乎日軍想象的速度和高度，巡航在黃海、東海廣闊海域，嚴密監控日本本土（九州、琉球方向）可能駛來的增援艦隊；同時，對長江口至南京段的長江航道進行不間斷巡邏，監視任何日軍艦艇動向。F-5A拍攝的高清晰度航空照片，能夠清晰分辨艦艇型號、數量、航向，甚至甲板活動，為指揮部提供了近乎實時、極其精確的情報。
正是通過這雙“天眼”，林源早在1月30日就準確掌握了日軍一支由3艘巡洋艦和一些運兵船組成的先遣隊，原計劃在靠近市區的彙山碼頭登陸。然而，彙山碼頭乃至整個公共租界日占區已處於林源部隊絕對控製之下。日軍偵察機發現碼頭區域中國軍隊嚴陣以待。因此，這支日軍艦隊在發現無法在彙山碼頭安全登陸後，被迫改變計劃，轉向吳淞口方向，企圖在那裡建立灘頭陣地。
至2月1日、2日，偵察機傳回的情報顯示，日軍增援主力艦隊已陸續抵達吳淞口外海並完成集結。這支被命名為“第三艦隊”的龐大兵力，由海軍中將野村吉三郎指揮，陣容堪稱豪華，顯露出日軍勢在必得的決心：
核心指揮與突擊力量3艘輕巡洋艦“那珂”、“由良”、“阿武隈”號。
航母“赤城”號（旗艦），搭載約60架艦載機（中島三式艦上戰鬥機和三菱一三式艦上攻擊機為主），是野村吉三郎挽回顏麵的最大依仗。
三個驅逐隊（第1、2、3驅逐隊，包括“吹雪”級等多艘精銳驅逐艦），以及“保津”、“勢多”等數艘炮艦、海防艦和掃雷艇。
期間，日軍也曾派出九〇式和十四式水上偵察機企圖偵察吳淞口、瀏河的中國軍隊陣地，但這些速度慢、防護差的雙翼機剛剛飛臨目標上空，就被在空中巡邏的P-47“雷電”戰鬥機中隊輕易擊落，未能獲取任何有效情報。日軍的行動，在林源的“天眼”下，幾乎透明。
1932年2月2日，夜8時。72小時的停火期限剛過，黃浦江口的夜空便被劇烈的炮火再次撕裂。
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急於雪恥的日本海軍第三艦隊(因為被陸軍馬鹿嘲諷，他們輕輕鬆鬆拿下滿洲，而海軍馬鹿拿個上海損失巨大要不要他們陸軍幫忙呀），在野村吉三郎中將“海軍榮譽在此一戰”的狂熱命令下，率先打響了進攻的炮火。“赤城”號航母的艦載機首先起飛，企圖奪取製空權並對岸防工事進行轟炸。同時，巡洋艦、驅逐艦的重炮，對準吳淞口炮台舊址和瀏河一帶的中國軍隊陣地，進行了猛烈而急促的炮火準備。
然而，林源早已料到此著。防守吳淞口和瀏河前沿陣地的第二軍第3師部隊，在停火期間已主動後撤至預先構築的、更加堅固的第二道防線，前沿隻留少數觀察哨。日軍的艦炮火力大部分砸在了空無一人的一線陣地上，除了揚起漫天塵土，並未造成任何實質性傷亡。
就在日軍艦載機群（36架中島三式艦上攻擊機，24架三菱一三式艦上攻擊機）剛剛起飛集結，準備撲向岸上目標時，早已在高空待命的第二航空聯隊第一戰鬥機大隊100架P-51“野馬”戰鬥機，如同獵鷹般俯衝而下！P-51憑借其壓倒性的速度、火力和機動性，對日軍老式的雙翼攻擊機展開了無情獵殺。空戰呈現一邊倒的態勢，日軍機群尚未接近海岸線便被衝得七零八落，接連中彈墜海，未能對地麵部隊構成任何威脅。製空權，在戰鬥開始的第一時間，已牢牢掌握在林源手中。
在艦炮和（未能成功的）空中掩護下，日軍登陸部隊開始實施搶灘。佐世保第三特別陸戰隊、吳港特別陸戰隊、佐世保第一特別陸戰隊，共約1500人，乘坐小艇，向瀏河灘頭湧來。與此同時，從長江沿線各口岸調來的艦艇，也運載著約2500名海軍陸戰隊，在吳淞口方向實施登陸。
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