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8时30分，空袭中途岛的第一攻击波机群返航飞抵日本舰队的上空。还有那些保护航空母舰的战斗机也需要降落加油。南云处于进退维谷的境地。第二航空母舰战队司令山口海军少将向南云建议“立即命令攻击部队起飞”。第二批突击飞机换装鱼*雷还没有完成，如果马上发动进攻，也没有战斗机护航。而且舰上的跑道被起飞的飞机占用，那么油箱空空的第一攻击波机群会掉进海里。南云决定把攻击时间推迟，首先收回空袭中途岛和拦截美军轰炸机的飞机，然后重新组织部队以进攻美军特混舰队。
8时37分，返航的飞机开始相继开始降落在四艘航空母舰飞行甲板上。
8时40分，弗莱彻少将率领的第17特遣舰队的约克镇号航空母舰上起飞了35架战机。
9时18分，全部飞机的作业完毕。南云命令舰队以30节的航速向东北航行，向美军特混舰队靠近，以避开再来攻击的中途岛方面美机，准备全力进攻美军特混舰队。
9时20分，掩护日本舰队的战斗机开始起飞。
9时25分，一队由大黄蜂号起飞的15架“复仇者”式鱼*雷轰炸机组成的编队发现了南云舰队。不幸的是，他们的燃油即将耗尽，而且没有战斗机护航。在自杀式攻击中，被零式战斗机和高射炮火全部击落，30名飞行员除1人生还外全部遇难。
9时30分，从企业号、约克镇号起飞的28架美军战机陆续尾随而来，向苍龙号和飞龙号展开攻击。然而在攻击南云舰队的时候遭到重创，损失了20架鱼*雷轰炸机，美机所投鱼*雷竟无一命中。
9时37分，接到利根4号机于30分时发送的电报“燃料不足，我要返航”，阿部少将命令它再留在原地时，它说“我办不到”，于是允许它返航。
10时00分，苍龙号的十三试侦察机按利根4号机报告的错误方位，没能找到美国航母。
10时10分，兰斯马塞少校的约克镇第3俯冲轰炸机中队开始攻击飞龙号，掩护他的6架f4f的指挥官琼…萨奇少校第一次以他的“萨奇剪”战术面对15架零战，尽管战果可观（损失1架，击落5架零战），但是12架tbd中有10架被击落，剩下的最后也都在海上迫降了。射向飞龙号的5条鱼*雷无一命中。
10时20分，由于美军的攻击，飞机甲板开始执行给护航的零式战斗机加油加弹作业，无法准备反击波。正当日军战斗机在低空忙着驱赶美军鱼*雷机时，南云舰队的上空出现了33架由克拉伦斯？？麦克拉斯基少校率领从企业号起飞的无畏式俯冲轰炸机。此时，日舰正在掉头转到迎风的方向，处于极易受攻击的境地，只停放着几架零式战斗机。
10时24分，第一架换班的防空日本战斗机飞离飞行甲板时，企业号的33架“无畏”式俯冲轰炸机，分成2个中队分别攻击赤城号航空母舰和加贺号航空母舰（此时该几舰没有做好放飞攻击编队的准备），接踵而来的17架从约克镇号航空母舰上起飞的“无畏”式俯冲轰炸机则专门攻击苍龙号航空母舰。日军的3艘航空母舰刹那间变成了三团火球，堆放在甲板上的的飞机以及燃料和弹药引起大爆炸，火光直冲云霄，短短的5分钟，日本三艘航空母舰被彻底炸毁了。
10时40分，接替指挥空中作战的日第2航空战队司令官山口多闻少将发动反击，18架由“九九”式俯冲轰炸机和6架零式战斗机组成的攻击编队从飞龙号航空母舰起飞。飞向目标途中，发现了一批正在返航的美军轰炸机，便悄悄的尾随。就因如此，日机成功的找到了约克镇号，并立即发动攻击。3颗炸弹命中约克镇号，虽然遭到破坏，但是在美军船员的极力抢修下，恢复了航行功能。
11时30分，南云中将及其幕僚转移到了长良号巡洋舰，开始集合残余的舰队。
13时40分，10架日军“九七”式鱼*雷攻击机和6架“零”式战斗机又从飞龙号飞来，对受伤的约克镇号发起了第二次攻击（日方由友永指挥。由于约克镇号已被修好，日机飞行员误把它当成另一艘姊妹舰）。约克镇号这次就没那么幸运，被两枚鱼*雷击中，左舷附近掀开两个大洞，并把舰舵给轧住了。弗莱彻少将被迫转移到巡洋舰，将指挥权移交给斯普鲁恩斯少将。
14时45分，美军侦察机发现日军飞龙号航空母舰，斯普鲁恩斯立即命令企业号、大黄蜂号航空母舰的30架“无畏”式俯冲轰炸机起飞，去攻击飞龙号。
15时00分，美军约克镇号的舰长巴克马斯特被迫下令弃舰。然而，它却并没有沉没，于是美军又回到该舰上，试图由拖船拖向珍珠港。
16时45分，美军企业号航空母舰的俯冲轰炸机成功地攻击了日军剩下的飞龙号。飞龙号当即命中4弹，船上一片火海。
19时13分，苍龙号与加贺号先后沉没。
20时30分，南云五十六命令伊168号潜艇于2300时开始对af的机场炮击，并通知说之后会有第七战队（栗田）加入炮击。
22时50分，南云报告：“敌人还有航母4艘，我方航母全灭。”以上是我方观察员的全程观察报告。”
“双方伤亡如何？”
“美国方面1艘航空母舰（“约克城号航空母舰”），1艘驱逐舰（“哈曼”），147架飞机（多为被击落），307人阵亡。日本方面损失4艘航空母舰（“赤城”“加贺”“苍龙”“飞龙”），1艘重巡洋舰（“三隈”），332架飞机（包括备用机，被炸毁于航母约280架，仅被击落42架），3600人阵亡。”
“也就是说日本联合舰队仅仅在上午10：20到24分这五分钟里就损失了三艘航母，才导致了联合舰队的全面失利。”陈嘉良上*将放下手里的报告，有些诧异的问道。
“从观察员的情报来看，是这样的。陈将军”军事情报局的军官回答道。“楚帅，请问还有什么需要我们提供的资料吗？”
“没有什么了，如果有的话，我会随时联系你们的。辛苦了！”情报军官退下，楚肇东仍然站在窗口，看着正在进港的032“越”号航母，这是去年刚刚下水的一艘古国级主力航母，如果日本联合舰队拥有的是这种斜角甲板布局的大型航母，同时起降的话，美国海军航空兵就不一定有这种好机会了。但是命运往往就决定于这短短的五分钟，日本人已经元气大伤，接下来美国人一定不会放弃这种痛打落水狗的好机会。中国海军是否已经做好了当渔翁的准备了呢？老元帅的心里依然忐忑不安。
第五百四十六节 日本的收缩战略（）
2时55分，日本联合舰队司令南云大将否决了其首席参谋黑岛大佐提出的集中全部舰只在白天轰炸并登陆中途岛的挽回败局的方案，下令：“取消中途岛的占领行动。”并表示“所有责任由我一个人来担当，我回去向天皇陛下请罪。”他把自己关进会客室，一连三天拒绝会见部下。
5时00分，抢救失败的赤城号航空母舰被日军舞风号、萩风号、野分号和岚号驱逐舰发射的鱼*雷击沉。
5时10分，无法挽救的飞龙号航空母舰被日军驱逐舰发射的鱼*雷击沉。第二航空战队司令山口多闻和舰长加来止男选择与舰共沉，部分被大火困于船舱底部的船员自鱼*雷击穿的洞口逃生获救。此日，美军派出多波战机追击日军军舰，但均未发现南云的主力舰队。
6月6日3时45分，日军两艘重巡洋舰最上号和三隈号在浓雾中转向时互撞，最上号重创，三隈号及另两艘驱逐舰留下护航。
8时05分，中途岛起飞的12架陆战队轰炸机追击三隈号及最上号。三隈号遭到击沉，而重伤的最上号则最后逃过美军轰炸，返回特鲁克岛基地。美军接着试图追击早在数小时前沉没的飞龙号，不过只找到了谷风号驱逐舰。但是，双方并无任何战果。
13时00分，6月7日13时00分，日军伊…168号潜艇发现了约克城号，随即发射4条鱼*雷，2条命中约克城号，1条命中护航的哈曼号（dd…142usshammann）驱逐舰，哈曼号驱逐舰随即沉没，约克城号一直飘浮到第二天中午才沉入海底。被攻击同时，美军其它6艘驱逐舰曾试图反击伊…168号，但伊…168号最终安全撤离。这也是给日本人挣回点面子的一击。
日本海军的骄傲自大，狂妄轻敌，终于给联合舰队带来了厄运。战争初始阶段，日本海军表现尚可，尤其是偷袭珍珠港，做到了计划周密，准备充足，作战意图顺利实现，取得了意想不到的辉煌战果。但是由于这个阶段过于顺利，使日本海军上下被胜利冲昏了头脑。在这次海战上，没有了开战初期那种兢兢业业的态度。作战计划制定仓促，漏洞百出，对反对意见置若罔闻。而对作战计划进行检验的图上演习也是敷衍了事。例如，演习中南云部队在空袭中途岛时遭到美陆基飞机的攻击，裁判判定日本舰队被命中9次，两艘航空母舰被击沉。可主持演习的宇垣少将命令将命中次数改为3次，改判为一艘航空母舰被击沉，另一艘轻伤，可不久这艘被击沉的航空母舰又从海底浮了上来，参加了下一阶段的战役。而日本南云忠一大将和联合舰队的官兵也对战役抱着“无论是什么任务我们都可以完成”的态度，没有认真准备。日本海军全军上下狂妄自大，这也是导致后来一连串错误，致使日本海军失败的根源。
战争在当时已经向多维空间发展，情报战和信息战已经成为制约战争胜利的主要因素之一。在这次海战中美军取胜的王牌就是事先破译了日本海军的密码，在战役爆发前就了解了日本海军的作战计划和作战部署。这样就能集中力量伏击日军。当时负责密码破译的莱顿中校向司令部预报：“日本机动舰队将从西北方来，方位325度，将在离中途岛175海里的地方被我们发现，时间是中途岛时间6时。”当在准确的�