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9月3日，人民军又对釜山防御圈发动了全线进攻，这大概是人民军最后一次攻击了。东线人民军一度突破了新增援的南5师，美21团防线，美军也创造了朝鲜战争中单日伤亡的新纪录——一天之内1245人伤亡。不过，人民军的能力也到了极限。9月6日，南线的攻击力一下子锐减下来。9月9日，人民军被迫后撤，10日，人民军第15师在美军的反击中被彻底打垮。
而人民军不知道的是，在最后一次进攻还没结束时，釜山防御圈中的美国海军陆战队一旅悄悄脱离战斗，在釜山港上船。这既是美军指挥官对前线战局游刃有余的表现，也是麦克阿瑟下一阶段行动的序幕。