当梅之焕率领数千明军赶到托克逊城后，城内的守将只考虑了数分钟就向明军派出了使者，请求明军保护城内军民的财产和安全，他们就愿意投降。
梅之焕带兵进入托克逊城内时，阿布都拉哈汗已经带着3万5千人马走过了博湖，距离托克逊城大约还有200里路程。
而也就在这个时候，返回部族中的固始汗终于和巴图尔珲台吉达成了妥协，决定带着2万人马从乌鲁木齐南下进攻吐鲁番。不过当他们走到海西的时候，收到了梅之焕发出的请求，要求他们南下托克逊和明军汇合。
托克逊已经靠近吐鲁番盆地西缘，这里也是吐鲁番盆地的风库，一年有将近一半时间刮大风。而从天山山脉流下的河流，又在这里冲蚀出了条条河沟，在数千年来风和水的共同作用下，这里的地形变得极为复杂，能够供人行走的道路只有少数几条宽阔的河沟。
一直以来，控制着阿拉沟和甘沟古道的托克逊城，都是控扼天山南北通道的要地。明军夺取了这里，实际上已经将阿布都拉哈汗的援军堵在了西南山沟之中。
但是梅之焕显然并不满意明军止步于吐鲁番盆地为止，退回去的阿布都拉哈汗依然拥有库车、和田到库尔勒之间的广大地方，一旦对方选择同叶尔羌汗握手言和，从吐鲁番到喀什噶尔的商道等于依然是被其控制着。
所以梅之焕决心借助托克逊城的有利位置，和阿布都拉哈汗打一场守城战，等到双方僵持不下时，由卫拉特部给予阿布都拉哈汗侧面狠狠一击，一次性击溃阿布都拉哈汗的主力，将托克逊到阿克苏之间的地方全部纳入到大明的控制之下。
为了达到这个目的，梅之焕令吐鲁番自卫军将城内的居民全都迁移到了别处，并将12门火炮运到了托克逊，在城内修筑了居高临下的炮垒。
10月15日，梅之焕刚刚将托克逊城改造完成，阿布都拉哈汗的弟弟伊斯玛依勒王子带着3000前锋抵达了托克逊西面的甘沟。在一队性急的叶尔羌哨探冲到城下被明军消灭之后，伊斯玛依勒王子才发现托克逊城居然已经被明军占据了。
托克逊城在沟顶，而他们则在沟底，虽然甘沟底部极为宽敞，足以让数千叶尔羌的军队排出进攻阵型，但是将近6、7百米的缓坡，让进攻的军队完全暴露在了明军的火器射击之下，因此伊斯玛依勒王子只是试探着进攻了两次，便在沟底扎营不再让部下去送死了。
阿布都拉哈汗收到了弟弟的消息后并没有下令退兵，而是命令后军加快了步伐前进。阿布都拉哈汗抵达了托克逊城外，下令部下发动了几次攻击后，便胸有成竹的对着弟弟伊斯玛依勒王子说道：“这些明人不了解此地的地形，不知道我们沿着甘沟北上可以从北面绕过去。只不过那条小路艰险难行，不适宜大队伍行走罢了。
明人火器虽然犀利，但是从中原运送物资到此处本就不便。此次他们如此着急而来，随身又能带上多少火药、铅子？你今晚带着部下从北面绕到托克逊城的后方，我在这里引诱城中明军射击，一旦明军的射击次数减少，你听到我发出的号令，便和我部一起前后夹击他，将托克逊城夺回来。只有把这些明人打疼了，他们才不敢再派兵来犯我…”
阿布都拉哈汗以自家的运输能力来猜测明军的运输能力，显然是大错特错了。铁路加上装有橡胶车轮和悬挂装置的四轮马车，使得明军运输能力比从前最起码增长了五倍。虽说从甘州到托克逊几近2500里，但对于现在的明军后勤组织来说，并不是什么难以完成的运输任务，至少现在明军的后勤运输补给能力已经从点变成线，补上了热兵器军队的最后一块短板。
阿布都拉哈汗利用小股部队反复引诱城内明军开火的策略，很快就被梅之焕猜出了用意。他也立刻对王世宠下达了命令，让军队逐渐减少射击次数，作出火药不足的假象。
沟底的叶尔羌军进攻了三日之后，终于能够渐渐靠近城墙附近的位置了。虽然这几日的进攻让叶尔羌军损失了千余人，但是阿布都拉哈汗认为还是值得的。他也收到了伊斯玛依勒王子抵达托克逊城东面的信号，于是决定再第四日和明军进行决战。
第四日一早，阿布都拉哈汗命令部下连续发起了三次千人规模的冲锋，其中第三次已经迫使明军据城墙和叶尔羌军肉搏了。认为明军已经弹尽粮绝的阿布都拉哈汗于是下令杀羊犒劳部下，并向部下们宣布，第一个攻入城中的勇士就是哈密阿奇木，这极大的激发了叶尔羌士兵的士气。
午餐之后，阿布都拉哈汗发出了信号，通知弟弟和自己一起夹击托克逊城，但是梅之焕显然也终于等到了机会。
阿布都拉哈汗挑选出了六千精 锐，每一千五百人为一队，每队为三排，第一排士兵身穿重甲手持长牌遮蔽后队。当第一排士兵堪堪接近坡顶时，最后一队士兵还在坡底，而在他们身后还有数千乱糟糟的士兵正在整理队伍。
也就在这个时候，梅之焕下令城内一直没动用过的12门火炮进行了全力射击。4门4斤炮，4门9斤炮，每一次射击不过击穿了一到三排士兵而已。但是4门12斤炮的威力就有些恐怕了，每一发炮弹都能从坡顶贯穿到坡底，直接在叶尔羌整齐的队列中打出一条血肉通道出来。
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