中线，志愿军第42军、第66军等部也突破防线，与敌人激战。东线，朝鲜人民军第2、第5军团突破防线后，向洪川方向进攻，有力配合西线和中线作战。
“联合国军”在中朝联军猛攻下，防线崩溃，向南逃窜。1951年1月4日，志愿军第50军、第39军等部解放汉城。随后，中朝联军追击敌人，将战线推进到三七线附近。第三次战役历时8天，中朝联军歼敌1.9万余人，突破“联合国军”的“三八线”防线，解放汉城及“三八线”以南广大地区，打击了敌人士气，扩大了中朝联军政治影响。
此时，志愿军连续作战，部队疲惫，后勤补给困难，急需休整补充。“联合国军”在败退中迅速调整部署，利用机械化优势，在三七线附近重新组织防御。中朝联军停止追击，转入休整，第三次战役结束。
“联合国军”不甘心失败，于1951年1月25日发起大规模反攻，企图重占汉城，将中朝联军赶回“三八线”以北。中朝联军采取“西顶东放”方针，西线坚守防御，东线实施反击。
西线，志愿军第38军、第50军等部在汉江南岸展开艰苦防御作战。美军集中兵力，在飞机、坦克和火炮掩护下，向志愿军阵地疯狂进攻。志愿军战士依托简陋工事，顽强抵抗。第38军某连战士曹玉海，在战友牺牲、自己重伤情况下，仍坚持战斗，最终壮烈牺牲。在汉江南岸防御作战中，志愿军坚守一个多月，为东线反击赢得时间。
东线，志愿军第42军、第66军等部于2月11日发起横城反击战。志愿军采取迂回包围战术，将南朝鲜军第8师等部包围在横城以北。经过两天激战，歼灭南朝鲜军第8师3个多团，重创美军第2师，共歼敌1.2万余人，取得横城反击战胜利。随后，志愿军向砥平里发起攻击，因对敌情判断失误、攻击兵力分散及敌人防御坚固，未能攻克。但此次作战迫使“联合国军”停止进攻，转入防御。
第四次战役历时87天，中朝联军歼敌7.8万余人，虽付出较大代价，但成功阻止“联合国军”进攻，稳定战局。
经前四次战役，“联合国军”意识到难以速胜，被迫转入战略防御。中朝联军也因连续作战，部队减员、物资供应困难，双方在“三八线”附近形成战略相持。
美国考虑通过谈判结束战争。1951年7月10日，朝鲜停战谈判在开城举行，后移至板门店。然而，美国毫无诚意，企图以军事压力迫使中朝让步，边谈边打成为这一阶段战争特点。
谈判期间，“联合国军”发动局部进攻。1951年8月中旬至10月下旬，先后发起夏季攻势和秋季攻势。夏季攻势中，美军进攻朝鲜人民军防守的东线阵地，朝鲜人民军在志愿军支援下顽强抵抗。秋季攻势中，“联合国军”重点进攻志愿军防守的西线阵地，志愿军采取“兵力前轻后重，火力前重后轻”原则，构筑坚固工事，挫败敌人进攻。
这一阶段，志愿军开展冷枪冷炮运动。战士们用狙击步枪和火炮精确打击敌人，以少量弹药消耗大量杀伤敌人有生力量。张桃芳在32天内，用442发子弹毙伤214名敌人，创造狙击奇迹。
同时，志愿军加强后勤保障，打破敌人空中封锁。后勤部队在极端困难条件下，修建防空洞、设置假目标、组织夜间运输，到1952年底基本建成“打不烂、炸不断的钢铁运输线”，提高后勤保障能力。
1952年10月14日，“联合国军”发动“金化攻势”，企图夺取上甘岭地区的597.9高地和537.7高地北山。这两个高地是志愿军中部防线重要支撑点，一旦失守，“联合国军”可直逼平康平原，威胁整个防线安全。
上甘岭战役打响，美军调集6万余人，300余门大炮，170多辆坦克，出动3000多架次飞机，向志愿军两个连约3.7平方公里阵地倾泻190余万发炮弹、5000余枚炸弹。战斗激烈程度罕见，炮兵火力密度超二战最高水平。阵地山头被削低两米，土石被炸松一至两米，化为焦土。
志愿军第15军45师在师长崔建功指挥下，依托坑道工事与敌人殊死搏斗。战斗关键时刻，许多战士挺身而出。19岁通讯员黄继光，在部队进攻受阻、伤亡较大时，用胸膛堵住敌人地堡枪眼，为部队开辟道路，壮烈牺牲。
持续43天的上甘岭战役中，志愿军击退敌人900多次冲锋，歼敌2.5万余人。战士们以坚韧意志、无畏精神和自我牺牲精神坚守阵地，创造战争奇迹。上甘岭战役胜利，极大鼓舞中朝军民士气，表明志愿军抗击侵略、保卫和平的决心，让“联合国军”明白军事冒险无法改变战局。
上甘岭战役后，“联合国军”无力大规模进攻。1953年5月中旬，中朝联军发起夏季反击战役，多次进攻“联合国军”前沿阵地，给予沉重打击。在中朝联军强大军事压力下，美国认真考虑在停战协定签字。
1953年7月27日，《朝鲜停战协定》在板门店签署，历时两年零九个月的抗美援朝战争结束。战争中，中国人民志愿军毙、伤、俘敌71万余人，自身作战减员36万余人。
抗美援朝战争胜利，是新中国屹立世界东方的宣言书，是中华民族伟大复兴的重要里程碑。它打出新中国国威和人民军队军威，提升中国国际地位，为新中国建设发展赢得稳定和平环境。同时，保卫了朝鲜独立，维护亚洲和世界和平。
中国人民志愿军在战争中发扬高度爱国主义、革命英雄主义和国际主义精神，涌现出杨根思、黄继光、邱少云等30多万名英雄功臣和近6000个功臣集体。他们的事迹和精神激励着一代又一代中华儿女为实现中华民族伟大复兴而奋斗。抗美援朝战争胜利将永载中华民族史册，成为中国人民宝贵的精神财富。
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