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不仅在历史研究著作中，而且在事件的积极参加者的回忆录中，都谈到了对计划反攻的宝贵意见和具体材料。苏联元帅Г·K·朱可夫讲道：“最高统帅部和总参谋部在战斗过程中，要仔细研究各方面军和部队送来的敌情侦察资料，进行分析并作出有关敌军和我军行动性质的结论。最商统帅部和总参谋部还要研究各方面军和军兵种司令部和司令员的意见，并在分析以后作出相应的决定。因此，战略规模的战役计划，只有经过所有部队、司令部和指挥员长期创造性的努力之后，才能逐趋完备。在全面计划和保障斯大林格勒近郊的反攻中，起主要的决定性作用的不容置变的是最高统帅部和总参谋部”。
当时为最高统帅部成员和总参谋长的A·M·华西列夫斯基在回忆录中指出，9月初，苏联最高统帅部就敌人1942年夏季的战略计划在很大的程度上己遭到失败这一点，已经不再有什么怀疑了。德国法西斯军队虽然给苏维埃国家造成了严重损失，但敌人的进攻能力却大大减弱，同时，预备队也消耗殆尽。德军统帅部已经不能再从德国和别的战场把强大的战略预备队调往东线，因为这样的预备队已经没有了。到1943年夏韧，敌人用强大的新锐兵力再恢复进攻已经不可能了。这一切使我们有可能把精力集中在斯大林格勒地域的事态发展上。
最高统帅部大本营很清楚，拖入持久战的德国第6集团军和坦克第4集团军的两翼，是由各方面都很薄弱的罗马尼亚部队掩护的。罗军的防御地段漫长，身后又无预备队，这就使敌人在这里的防御更易受到攻击。
“这时，我们组建和训练战略预备队的工作就要结束，预备队绝大部分由坦克和机械化部队和兵团组成，大多数装预了中、轻型坦克，还建立了其它技术兵器和弹药的储备。这就使最高统帅部在1942年9月就得出结论——在近期内对敌实施坚决突击是可能和适当的。对苏联统帅部来说，在哪个战略方向上实施这次突击的问题是不存在的。因为统帅部非常清楚，彻底消除敌人对斯大林格勒的威助是我们武装力量的当务之急，也就是在斯大林格勒地区，利用近期对我方有利的战役态势彻底挫败敌军。敌人的这次败北可以使苏军在1942年末到1943年初之交的冬天，广泛展开从法西斯占领下解放自己国土的进攻战役。
副最高统帅Г·K·朱可夫大将和总参谋长A·M·华西列夫斯基中将在大本营参加了这些问题的讨论。这次反攻要解决两个主要的战役任务：其一是合围并孤立直接在市区作战的敌军主要集团，其二是歼灭这个集团。二者总的战略目的是一致的。
A·M·华西列夫期基证实，合围敌斯大林格勒集团应对其两翼实施强有力的打击，因为在该集团两翼防御的是战斗力薄弱的罗马尼亚部队。同时，进攻前，要以顽强坚决的防御坚守斯大林格勒，继续牵制和疲惫参加争夺城市战斗的敌军。
斯大林格勒地区的这次进攻战役应该是红军不断增长的威力的集中体现。战役实施的时间初步定为11月。确切的时间只能在算清集结战役预备队和部队准备积极行动所需的必要兵力时间后，才能决定。Г·K·朱可夫和A·M·华西列夫斯基于1942年9月上半月，抵达伏尔加河作战地区。他们要在现场研究关系此次反攻的全部问题，而后提出他们对实施反攻计划的意见和建议。这两位大本营代表离开莫斯科前，N·B·斯大林告诫他们，要严守秘密，不许向任何人透露大本营的意图。
0704·K·朱可夫到达了斯大林格勒方面军，他要了解该方面军部队和敌军的状况，弄清组织反攻需往这里调多少兵力和兵器，还必须察看苏军在谢拉菲莫维奇和克列茨卡亚附近顿河右岸的登陆场。A·M·华西列夫斯基飞往西南方面军，任务是研究第57集团军地域和第51集团军右翼部队以及这两个集团军正面敌人的情况。A·M·华西列夫斯基写道：“抵达西南方面军部队后，我们的全部工作是依靠第57集团军司令部进行的。工作完成后，我建议第57、51集团军司令员近期内采取措施，从敌手中夺取萨尔帕、察察和巴尔曼察克三个湖之间的隘路的出口。
Г·K·朱可夫和A·M·华西列夫斯基回到莫斯科后，最高统帅部大本营举行了会议。会上吸收了总参谋部作战部的一些工作人员参加。讨论过程中，确定了这次战略性进攻战役的意图：即主突方向，所需兵力和兵器，集结地域和集结的大致期限。会议决定：在斯大林格勒地区组建两个直属大本营的独立方面军（顿河和斯大林格勒方面军）。当时就已决定在顿河方面军的右翼建立新的西南方面军，但为了保密，一直拖到10月底，才形成正式文件。
9月底，大本营确定的反攻计划基本草案交给了总参谋部的负责人进行详细审定，同时也吸收武装力量各兵种司令员参加这项工作。完成大本营关于斯大林格勒进攻战役的各项决定的紧张工作开始了。工作中，对预备队秘密派往集结地域以及指挥部和各部队准备这次行动的保障工作，给予了高度重视。
大本营把现地领导西南方面军和顿河方面军准备战役的工作交给了Г·K·朱可夫，而领导斯大林格勒方面军的战役准备工作文给了总参谋长。9月底，A·M·华西列夫斯基到达斯大林格勒方面军指挥所。同他在一起的有红军炮兵司令H·H沃罗诺夫和B·Д·伊万诺夫中将。华西列夫斯基写道：“到达方面军后，我向方面军司令员叶廖缅科同志、军事委员赫鲁晓夫同志和参谋长瓦连尼科夫同志详细介绍了大本营关于这次反攻的重要决定，并要求他们翌日傍晚准备好对此问题的意见，报告大本营。
10月6日拂晓，我同H·H·沃罗诺夫、B·Д·伊万诺夫在方面军副司令员Г·Ф·扎哈罗夫陪同下，到达设在伏尔加河右岸、斯大林格勒东南约150公里的草原上的第51集团军指挥所。在这里，我们听取了集团军司令员H·N·特鲁法诺夫关于集团军状况和装备的报告。他讲了有关集团军地带内敌军的情报，以及不久前夺回的察察湖和巴尔曼察克湖之问地段上防御的可靠程度，从这次反攻的角度看，这个地段是非常重要的。当晚，我们在方面军指挥所会见了方面军司令员和军事委员，再次讨论了大本营决定的这次反攻计划。因为方面军首长对此计划没有提出任何原则性的不同意见，我们连夜拟好了向最高统帅的有关报告。10月7日，我代表大本营向顿河方面军司令员下达指示，要他准备好自己方面军的有关意见。几天后我回到莫斯科，向大营汇报了两个方面军的意意”。9月29日，Г·K·朱可夫大将向顿河方面军首长也作了同样指示，并于10月1日乘飞机回到莫斯科。
斯大林格勒方面军和顿河方面军军事委员会的建议，以大本营战略性战役意图的基本点为依据，使反攻计划更加具体和明确，同时还增加了新的补充。
10月间，总参谋部以及有关方面军军事委员会和司令部一直在准备这次战役。10月下半月，准备工作基本就绪。同最初方案相比，大本营在扩大战投范围方面对计划作了某些改动，因而在斯大林格勒西北实施主突的地区扩大至谢拉菲莫维奇西南地域。与最初草案相比，增加了实施反攻的兵力和兵器。
战役开始的时间确定了：西南方面军和顿河方面军——11月9日，斯大林格勒方面军——11月10日。由于西南方面军和斯大林格勒方面军实施这次战役的纵深不同，但两个方面军的主要突击集团要同时抵达卡拉奇和苏维埃农庄，因而双方转入进攻的时间不一致。后来，进攻的时间又推迟了十天，主要是因为往集结地域运送部队、弹药和油料有困难。
经过反复修改、最后定形的反攻计划（代号叫“乌兰”）具有意图上目的明确、大胆的特点。进攻战的规模是庞大的。西南方面军、顿河方面军和斯大林格勒方面军的部队实施反攻的目的是合因和消灭敌重要兵团。三个方面军这一统一的战略性战役要在400平方公里的土地上展开。对敌实施合围机动的部队需要通过战斗从北突破120—140公里，从南突破100公里的距离。同时建立了合围敌人的两个正面——对内正面和对外正面，这也是这次战役的特点之一。
11月初，Г·K·朱可夫大将、A·M·华西列夫斯基上将、H·H·沃罗诺夫炮兵上将和其他大本营代表又抵达斯大林格勒地区。他们要一起同各方面军和集团军首长直接在现场进行实施“乌兰”计划的准备工作。
11月3日，Г·K·朱可夫在西南方面军坦克第5集团军主持了会议。除该方面军和坦克集团军首长外，参加会议的还有确定在主突方向上实施进攻的部队的师长、军长。11月4日，在西南方面军第21集团军也举行了同样的会议，顿河方面军司令员也到会参加，11月9日、10日，举行了有斯大林格勒方面军首长、兵团指挥员、集团军司令员参加的会议。
A·M·华西列夫斯基回忆道，在这些会议上，仔细检查了指挥人员对向他们提出的任务及其解决方法理解的确切情况。研究了同炮兵、坦克部队、航空兵组织协同动作的问题，坦克兵兵团和骑兵兵团协同动作的问题。会议参加者报告了军队状况，及其战斗准备情况。
Г·K·朱可夫大将在向大本营汇报部队准备结果时指出，反攻战役中的航空兵保障准备尚不充分。大本营对此很快就作出反应。
N·B·斯大林于11月12日4时电告Г·K·朱可夫说，如果在斯大林格勒方面军和西南方面军的战役中航空兵准备不能令人满意，那末战役就会以失败告终。
斯大林解释说，作战经验表明，只有在夺取了制空权的情况下，才能取得歼灭德国人的战役的胜利。在这种情况下，苏联航空兵应完成三项任务：
第一、集中在我突击部队进攻的地域内行动，压制德寇航空兵并可靠地掩护我方部队，
第二、不断轰炸进攻部队当面的敌军，为我进攻部队开辟道路。
第三、以不断轰炸和强击的方法，追击退却的敌军，彻底打乱敌军，并使其不能在最近的防御地区巩固下来。最高统帅最后指出：“如果诺维科夫认为，我航空兵目前还不能完成这些任务，那就最好将战役推迟一些时间，以积蓄更多的航空兵力量。请与诺维科夫和沃罗热伊金谈谈，督促他们搞好，并把你们总的意见告我。
瓦西里耶夫
1942年11月12日4时
Г·K·朱可夫和A·M·华西列夫斯基将军飞抵莫斯科后，11月2日亲自向N·B·斯大林和国防委员会的其他成员汇报了他们对这次战役准备情况的意见。A·M·华西列夫斯基对这次汇报的内容讲得非常详细。
1、双方在斯大林格勒方向的兵力大体相等。在我各方面军的主要突击方向上，由于调来了大本营预备队和抽调次要方向的部队建立起了强大的突击集团，在兵力上形了成了对敌人的绝对优势。
未发现敌人的大批预备队从内地开往斯大林格勒方向。敌军没有表现出任何重要的变更部署。由第6集团军和坦克策4集团军组成的敌主力仍然被牵制在市区的持久战斗中。在这个集团的翼侧仍然是罗马尼亚部队。总之，斯大林格勒方向的双方力量对比有利于大本营提出的任务的胜利完成。
2、大本营向各方面军指定的反攻部队和必要物资的集中完毕的时间只能比原计划日程稍稍推后了一些。
由于部队中开展了大量的政治工作，部队的精神状态很好、士气高昂。
3、包括团长在内的方面军指挥员对战役的战斗任务要了如指掌，并在现地加以研究落实。很好的计划和研究了包括团在内的步兵同炮兵、坦克兵以及航空兵之间的协同动作的全部问题。特别着重研究了坦克军、机械化军和骑兵军的任务。
“从计划中看出，在战役开始阶段，西南方面军将在战役中担任主攻。根据我们的意见，以及该方面军首长的意见，西南方面军有足够的兵力兵器实现这一目的。
在战役的第三天日终和第四天凌晨，两南方面军和斯大林格勒方面军的坦克军和机械化军要在顿河东岸的苏维埃农庄、卡拉奇地区会师。
计划中规定的建立合围的对外正面措施，是由两个方面军和各集团军司令员制定的。在他们领导下，参战部队的指挥员也参加了这项工作。