關東軍司令山田乙三暴怒了，中共居然在自己的眼皮底下發展出這麼大一股力量。他感到自己遭到了中共羞辱，他回到了長春，準備調集關東軍主力進山圍剿，山田乙三發誓要讓中共東北挺進軍不得好死。
正當他調兵遣將之時，臉色蒼白的通訊兵給他送來了一封電報。他看了電報之後，臉色死灰，一屁股重重地癱坐在了椅子上。手中的電報落在了地上，這是一份前關東軍司令、現日本陸軍參謀總長梅津美治郎發給他的電報，電報上赫然寫著：8月6日，廣島遭美軍原子彈轟炸，城市被夷為平地，國民死傷無數。
此時梅津美治郎處於極度的震驚、絕望之中。梅津美治郎曾提前就收到了情報，“特別情報部”截獲B-29通信，已知其裝載原子彈，但未發布警報。美軍對日本本土的持續轟炸已完全摧毀其防空網絡，日軍攔截能力幾乎為零。儘管美國曾警告可能使用新型武器，但日本高層誤判其為常規轟炸，未意識到核武器的毀滅性。此前首相鈴木貫太郎發表講話，表示《波茨坦公告》對他們來說沒有意義，並宣稱“我們會持續戰鬥直到最後一刻”。
廣島是日本的陸軍之城，是日本防衛本土的第二總軍司令部所在地，所有前往中國、朝鮮、東南亞、南洋諸島的日本陸軍均從廣島起航。廣島附近還有著名的吳海軍工廠，擁有日本一流的海軍造船廠。廣島沒有遭受過凝固汽油彈的轟炸，城市相對完整，美軍把原子彈第一次轟炸目標定在廣島。
8月6日淩晨2點，三架飛機從馬裡亞納群島提尼安島起飛。美軍509行動小組正在執行原子彈轟炸廣島的任務，509行動小組由多名飛行員和氣象學家組成。保羅·蒂貝茨上校駕駛著“伊諾拉·蓋伊”號B-29掛載了一顆原子彈小男孩，克勞德·伊瑟利少校駕駛“同花順”號F-13A戰鬥機先行飛抵廣島，以監測天氣，確保投彈條件符合要求。查爾斯·斯維尼少校駕駛大藝術家號，負責觀測爆炸效果，隨行記錄數據。
1945年8月6日清晨，同花順號飛抵廣島上空，確認雲層覆蓋率低於30%，能見度良好，隨後向“伊諾拉·蓋伊”號發出轟炸指令。
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“伊諾拉·蓋伊”號一小時後抵達廣島上空，上午8時15分，機組將瞄準儀對準廣島市中心相生橋，“小男孩”被拋下飛機，從“小男孩”被投下到爆炸隻有40多秒鐘，“伊諾拉·蓋伊”號全速逃離現場。
廣島防空警報早已響起，但很多廣島市民並未進入防空洞，而是在仰望美機。以前廣島曾頻繁出現單個或小規模B-29轟炸機飛越，但並未造成實質性攻擊，導致民眾對防空警報產生習慣性忽視，甚至圍觀轟炸機，認為不會遭到真實襲擊。?
原子彈在離地600米空中爆炸，立即發出令人眼花目眩的強烈的白色閃光，在巨大衝擊波的作用下，夷平了方圓14平方公裡內有6萬幢房屋。駕機逃離的蒂貝茨後來回憶，他當時感到自己被銅製圓筒包圍著，外麵有人在用鐵錘猛烈地敲擊筒壁。
原子彈爆炸瞬間釋放1萬6千噸TNT炸藥的能量，爆心溫度達數百萬攝氏度，處在爆心極點影響下的人和物，像原子分離那樣分崩離析。在半徑260米內留下了人體炭化後的“影子烙印”。離中心遠一點的地方，在一霎那間被燒毀的男人和女人及兒童的殘骸。更遠一些的地方，有些人雖僥幸還活著，但不是被嚴重燒傷，就是雙目被燒成兩個窟窿。在16公裡以外的地方，人們仍然可以感到悶熱的氣流。城市裡鋼鐵結構熔化，樹木焚毀。??卷起巨大的蘑菇狀煙雲，接著便豎起幾百根火柱，廣島市馬上淪為焦熱的火海。爆炸當日廣島24.5萬人口中，當場死亡約7.8萬人，核輻射誘發的癌症以及其他並發症還將奪走超過十多萬人的生命。
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