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1948年1月1日，东北民主联军改称东北人民解放军，区分为东北军区和东北野战军，以原民主联军总部机关为军区兼野战军领导机关，林彪任司令员兼政治委员，高岗任第一副司令员兼副政治委员，吕正操、周保中、肖劲光任副司令员，罗荣桓任第一副政治委员，陈云、李富春任副政治委员，刘亚楼、伍修权任参谋长，谭政任政治部主任。2月，以9个独立师(旅)编成第1第11、第12纵队。1947年12月15日至1948年3月15 日，东北野战军冒着零下30℃的严寒，发动了为期90天的冬季攻势作战，歼灭国民党军15.6万余人，收复城市18座，将国民党军压缩于长春、沈阳、锦州等几处互相不能联系的孤立地内，东北解放区的面积扩大到全东北的97%，解放区人口占东北的86%，为全歼东北地区的国民党军奠定了基础。

为适应大规模进攻作战的需要，东北人民解放军有组织、有计划地加强了二线兵团建设，从1947年7月至1948年11月，先后组训了164个团，为主力部队输送新战士37万人。同时，教育改造了大批俘虏士兵补入部队。继续加强炮兵建设，在炮兵司令部下成立了炮兵纵队，统一指挥与管理所属炮兵部队。各步兵纵队、师、团也分别扩建了炮兵团、营和连。全区拥有战防炮、迫击炮1600余门，山炮、野炮、榴弹炮、加农炮600余门，高射炮116门。1948年7月，以护路军所属部队为基础扩编为铁道纵队，下辖4个支队，共1.7万余人。至8月止，东北人民解放军总兵力已发展到103万人。为便于作战指挥，8月14日，建立了单独的东北野战军领导机关，由林彪兼司令员，罗荣桓兼政治委员，刘亚楼兼参谋长，谭政兼政治部主任。原第1前方指挥所改为东北野战军第1兵团部，肖劲光任司令员，萧华任政治委员；原第2前方指挥所改为东北野战军第2兵团部，程子华任司令员，黄克诚任政治委员。此时，东北野战军下辖2个兵团部, 12个步兵纵队，15个独立师，1个炮兵纵队，1个铁道纵队，3个骑兵师，1个坦克团等共70余万人。9月12日，东北野战军主力南下北宁线举行辽沈战役，至11月2日结束，历时52天, 歼灭国民党军47.2万余人，解放了东北全境。从此，东北野战军成为中国人民解放军的一支战略机动部队。