接到斯大林的指示后，苏联驻华大使卢干滋火急火燎地求见蒋介石，态度干脆利索地开出了苏联的“中苏合作新条件”，主要内容有三点：
第一，中苏联合收复中国东北后，苏联军队只希望获得在黑龙江省的驻兵权即可；
第二，黑龙江省、外蒙古、新疆三地的中苏军队数量保持一比一；
第三，苏联会在经济、工业、军事等多方面对中国进行大规模的援助。
“唉！卢干滋先生...收复失地，是我们中国政府、中国军队梦寐以求的事情。”蒋介石按照蒋纬国事先“教导”的，满脸悲苦表情地说道，“只是，中国刚刚经过中日战争，国力军力耗损严重，怕是很难再展开一场大规模的、高强度的战争，并且，中国军队装备很落后，特别是大口径火炮...”他满脸勉为其难。
卢干滋听得出蒋介石话中近乎露骨的要求，因此咬了咬牙：“苏联既然承诺给予中国大规模的援助，就一定会言而有信的。”他随即急匆匆地向莫斯科方面进行请示。
得到卢干滋汇报的斯大林顿时七窍生烟，他愤怒不已：“这个混蛋！他居然敢讹诈我！”尽管愤怒，尽管不甘心，但斯大林还是无可奈何地下了命令，指示远东苏军把刚刚通过西伯利亚铁路线运到远东的一批重武器转让给中国军队，主要是大口径火炮，共有一百五十多门，另有配备炮弹一万多发，还有二三百辆苏军坦克、装甲车、汽车，都是原打算补充给苏军的。
接收这批苏军重炮的自然是近水楼台先得月的南京军。看着苏军经外蒙古送来的重炮，蒋纬国哈哈大笑：“老毛子送大炮给老子让老子轰他们自己！世上还有比这个更爽的事吗？”他下令把这批苏军重炮和炮弹平均地补充进第77、第88、第99、第74、第17师的重炮团，使得五个师的火炮力量得到大大增强。
日苏呼伦贝尔战役前，由于武汉统帅部制定了应对日苏开战的方针，因此南京军已经开始调兵遣将、积极备战。准备参战的中国军队自然是南京军，南京军准备参战部队自然是装备最好、战力最强的“五大主力”，进攻方向有两个，一是外蒙古，二是新疆。挥师出征外蒙古的南京军是第77军和第31军，考虑到打起仗来耗费太大，并且华北六省一市也需要重兵防御，所以第77军只出动第77、第74师，第31军只出动第88、第99师，以上部队的任务不只是收复外蒙古，还要在外蒙古被收复后做好苏军反扑以及趁机进兵东北的新一轮计划，后续的第101、第200、第150、第180师进入绥察二省，随时准备参战，增援前线；至于出兵新疆，由第37军承担，第37军的主力自然是第17师，第111师和第123师作为后续预备队。出兵新疆，武汉统帅部本来并没有正式决定，但因为马家军同意给南京军借道并配合南京军作战，所以武汉统帅部最终敲定了这个计划。出兵新疆，必须要经过被马家军盘踞的西北三省，如果马家军不配合，这个计划肯定要搁置，但马家军同意配合，这个计划自然被付诸行动。说到底，自从平定西南后，蒋介石雄心万丈、豪气干云，愈发地想完成“实质性统一中国的伟业”，如果既能收复外蒙古又能收复新疆，他肯定不会拒绝。至于苏联人的态度，外蒙古和新疆都是苏联当局的控制区，反正对外蒙古下手已经跟苏联人撕破脸皮了，无所谓再多一个新疆。对此，蒋介石在当晚日记里用十分亢奋的语言写道：“党国实质统一之征途，确实时机已成熟矣！环视全国，地方军阀仅剩桂、蒙、疆、藏、马五处，寥寥可数、气数已尽，若能趁此良机全部平定，党国不再四分五裂，而是真正中央集权统一，大业成矣！夙兴夜寐，革命二十余年之愿望，如今即将化为现实矣！”
马家军之所以会同意，因为蒋纬国给马步芳、马步青、马鸿逵、马鸿宾这四个马家军首脑发去了言简意赅的电报：“我精锐之师即将远征新疆，倘若你们配合，自是党国之功臣，名利官爵一个不少，倘若你们阻拦，我大军便暂缓打盛世才，而先打沦为党国叛匪的你们。”
对此，马步芳等人自然知道该做什么选择，毕竟蒋纬国的实力是摆在那里的。蒋纬国可不是当年的孙殿英或当年的西路军能比的（1933年冬，孙殿英以奉命前去西北屯垦为名，大举进攻西北，志在吞并西北三省，马步芳、马步青、马鸿逵、马鸿宾联合起来抗拒孙殿英，从而爆发“四马拒孙”战争，孙殿英兵力约7万，四马联军约4万，经四个月激战，孙殿英遭到毁灭性打击，四马大获全胜；1936年10月至1937年夏，中共西路军2万余人向西北挺进，试图打通陕北与苏联的西北通道，激战半年多，遭马家军毁灭性打击，几乎全军覆没）。
八月下旬，第17师开赴西安，准备远征新疆，第77、第74、第88、第99师则集结向绥察二省，准备收复外蒙古。
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