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拦截山本的念头在尼米兹脑子里一闪而过，但他似乎还有些举棋不定。“你看怎么办？”尼米兹问莱顿，“我们要不要设法把他干掉？”
莱顿毫不含糊地回答；
“你知道，击毙山本会得到什么。在日本军界，山本是出类拔革的人物，是日本少壮派军官和士兵崇拜的对象，对于日本国民的士气，除了天皇外，大概没有谁比得上他。如果他被击落，日本帝国作战的海军将会引起混乱。您了解日本人的心理，这件事会震撼整个日本。”
尼米兹说
莱顿在列举了几位日本海军将领并对他们进行了一番评论之后回答说
“山本是日军中的头号人物，犹如鹤立鸡群。”接着他作了一个有趣的比喻说
尼米兹下决心拦截山本，他随即将这一情报电告了哈尔西，授权他起草一份行动计划
午餐会上，罗斯福总统断然决定
山本的命运就这样在餐桌上决定了，首脑们给这一行动起了一个恰如其分、耐人寻味的代号——“复仇”。
1943年4月15日，尼米兹发出了执行“复仇行动”的命令，并在电报结尾处以个人名义预祝哈尔西“交好运，马到成功”。
哈尔西把这一任务交给了所罗门群岛航空兵司令米切尔少将，指示他
米切尔少将接到命令后，马上召集负责执行这一任务的约翰·米歇尔少校和托马斯·兰菲尔中尉研究拦截方案。他们最初担心山本座机的飞行时间难以掌握，打算在其乘坐猎潜艇离开巴莱尔之后，出动飞机连舰带人一同击沉。但米歇尔少校坚决反对，理由是
经过反复研究，特别是基于这一情报的绝对准确性，以及山本大将素来以严守时间闻名的特点，最后确定用攻击机直接击落山本座机。根据上级提供的有关山本座机活动的准确情报，米切尔司令部的参谋人员精确地推算出了己方狙击机的起飞时间、飞行距离、航速和接敌区域与时间，决定于4月18日9时4O分（此处美军所用时间为当地时间，当地时间与日本时间相差2个小时）左右在卡希利（日军称布因）海湾以北50公里附近空域待机拦截。
计划挑选18架P—38“闪电”式战斗机，分两个机群从瓜岛起飞前往截击。其中12架组成掩护机队，在高空诱开并纠缠住山本的护航战斗机，指挥官是米歇尔少校；其余6架是由兰菲尔中尉任队长的狙击机队，任务是击毁山本座机。他们经过分析认为
4月18日是星期日，这天正好是一个万里无云的好天气。
按照事先的决定，山本五十六由参谋长宇垣、副官福崎升、军医长高田、航空参谋端久利雄、室井舍治、会计长北村、气象长友野和通信参谋今村薰等陪同前往。经常跟随山本左右的渡边、黑岛因病未能一同前往。
山本还是那样有规律，早晨5点就起床，5点半进早餐，然后换上军装。山本不论是在特鲁克还是来到腊包尔，一直都是穿着白色军服。一名参谋认为白色太显眼，提议改换战时的草绿色军服，山本答应了。由于当天即可返回，山本只带了眼镜和香烟。
当山本一行来到机场时，705航空队所属的两架“一”式陆基轰炸机已经发动引擎。山本仰望天空说
山本五十六—一和送行的人员打过招呼后便登上了一号机，宇垣参谋长坐上了二号机。按照预定时间，两架陆基轰炸机于6时整准时起飞，离开了腊包尔机场。紧接着，204航空队所属的6架零式战斗机，也远远抛开卷起的尘埃腾空而起。然后以三三编队的队形分成两队，分别在山本座机的左右两侧护卫飞行。1小时30分钟后，布干维尔岛就在左侧出现，机队开始降低高度，岛上茂密的热带丛林清晰可见。布因基地和巴莱尔岛已经不远了。在二号机上，机械师穿村村调，递给宇垣一张纸条，“7点45分到达巴莱尔。”还有15分钟飞机即可降落。
此时，在南面从瓜岛亨德森机场起飞的16架编队严密的P一38“闪电”式战斗机（狙击队的2架飞机因故障未能起飞成功），正从南面朝布干维尔飞来。机上的驾驶员耳边好像还回荡着上机前米切尔少将那道严厉无比的命令
机群指挥官米歇尔少校看了看表
米歇尔看到了在山前飞行的敌机。他飞快地数着
米歇尔转向东飞，与敌机航向平行，并开始爬高。“全体注意，扔掉副油箱！”说完，米歇尔猛地打开油门，率机群爬上6000米的高空以引诱日本护航的战斗机，下面只留下了兰菲尔的狙击分队。日本的护航战斗机果真上当了，他们甩开山本的座机向美机扑去。在距山本座机约500米的右下方担当截击任务的兰菲尔中尉的狙击分队迅速拉起，4架P—38“闪电”式战斗机风驰电掣般地升入山本座机的航线。
正在这时，上当的“零”式护航机发现了悄悄拉起的美战斗机，大吃一惊，急忙全速俯冲下来，企图掩护山本的座机，可惜已经晚了，来不及了！兰菲尔已抢先一步，扭转机身对准山本座机的前进方向一阵猛扫，就在两架飞机即将错开的瞬间，兰菲尔打掉了山本座机的右翼。“一”式陆上攻击机一旦起火，就无法挽救，而且这样低的高度，降落伞也无济于事。
与此同时，宇垣参谋长的座机也遭到阻截，飞机急忙下降高度，并来了一个90度的急转弯。宇垣向前看去，在距二号机4公里处的右前方，一号机正在冒着黑烟，吐着火舌减速低飞。他对站在飞机过道上的航空参谋室并失声叫道；
“保护长官机！”
接着他又向驾驶员大声喊道
一架美机扑来，驾驶员本能地来了一个急转弯，一号机从他们的视线中消失了。当飞机再次恢复水平飞行时，一号机已不在空中了。忧心忡忡的宇垣只看到密林中一股黑烟冲天而起。唉，万事休矣！
山本座机坠毁的一刹那，兰菲尔看得十分清楚，他说
与此同时，兰菲尔的僚机不顾俯冲下来的日本“零”式机的扫射，不失时机地向宇垣的座机射出一排密集的子弹。坐在机内的宇垣无奈地看着P—38机头的机枪吐着火舌，他感到自己的座机在颤抖。P—38的飞行员是个出色的炮手，第一次射击就击中了轰炸机的右部，接着又打中了左部。整个飞机像敲鼓一样被炮弹打得咚咚响个不停，并开始剧烈摇晃起来。
另一发炮弹突然间撕开了轰炸机的右翼。坐在宇垣前面的机长猛推驾驶杆，企图在海上紧急迫降。这是他此时求生的唯一办法。在轰炸机栽进水里之前的一刹那，驾驶员用力拉驾驶杆，想把飞机再拉起来，但是已经来不及了。轰炸机全速砸在海面上，飞机向左翻沉。
飞机坠落的地点是布于维尔岛西南端莫伊拉角稍北处。宇垣没有死，他和北村会计长、驾驶员林浩侥幸活了下来。
这场战斗仅仅历时3分钟，到9点38分，周围又恢复了原来的寂静。
米切尔海军少将向哈尔西报告
感到满意的哈尔西立即回电
“祝贺你们成功！在猎获的家鸭中，似乎夹着一只孔雀。”
第二天上午，哈尔西在军官例会上宣读了这一胜利的电报。海军少将特纳欣喜万分拍手叫好。“得啦，凯利，”哈尔西说，“这有什么好的？我原想把那个坏蛋用铁链牵到宾夕法尼亚大街上示众，让你们踢他，那才好呢！”
而此时在日本方面，却是如丧考妣，各等要人大惊失色。
18日当天，留守在腊包尔的黑岛、渡边两位参谋和草鹿任一、小泽治三郎等，即从来自布因的电报和返回的护航战斗机的报告中得知了山本遇难的消息，但对山本的生死尚不明了。下午2时30分，一封电报直发东京，震动了全部日本海军首脑，海军省内一片惊慌，犹如发生了一场大地震。岛田海相、泽本海军次官、永野军令部总长、伊藤军令部次长和福留繁第一部长等海军首脑，当晚都陆续来到部里加班。
在腊包尔，19日上午8时许，渡边和东南方面舰队军医长大久保信乘陆基轰炸机飞抵布因。他们首先看到了满脸扎着绷带的宇垣参谋长。只见宇垣参谋长一边流着泪，一边急促地说道
小河婉蜒曲折，伸向布干维尔岛海岸的密林深处。他们将预先准备好的粮食、衣物、药品等用品放在了小船上，溯流而上。河水越往上游越浅，有些地方还有倒入河中的枯树挡住去路。行至途中，他们不得不弃船上岸，分成两队，沿小河两岸步行，向深山密林搜索而去。
当时，布干维尔岛上驻有日陆军第17军的各种部队，事件发生之后，许多搜索队纷纷出动，其中有驻布因的佐世保第6特别陆战队古川少尉指挥下的9人搜索队；有滨砂盈荣少尉指挥的一支搜索队以及从布因出发的海军搜索队；还有一支是陆军大尉安部茂的搜索队。
滨砂所领导的第1小队在18日曾亲眼看到了几架美国P—38战斗机同日本海军的“零”式战斗机在空中的激烈交战。他们还站起来为海军的战斗机加油
几小时后，一道紧急命令传来
滨砂接到命令后，立即组织了一支10人的搜索小队进山。他们艰难地穿过茂密的森林，跨过流淌的小河，在密林中转来转去，但一无所获。在接近黄昏的时候，他们不得不失望地返回部队。这一天海军搜索队也徒劳往返。滨砂接到命令明天继续搜寻。
19日一早，滨砂所率领的搜索队不得不再度进入密林。重尝头一天的苦头。又是一天快要过去了，但仍没有发现任何线索。在他们扫兴地决定往回走的时候，队里的一个人突然兴奋地说
他们疑惑着
山本看上去是那样地安然、端详，似乎很难让人理解。这成为后来有关山本之死的各种各样的