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但这种新式火器，当时北方明军使用得却不多，北方工匠制造的鸟铳也大多不合标准。因此戚继光赴任蓟镇后不久就向朝廷要求招自己的浙江旧部一万人来担任蓟镇边军的教练，再由熟知鸟铳技法的北军训练其他北军。可见之前鸟铳主要是由南方明军装备的，是戚继光首先将其大量应用于北方边防。
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不过鸟铳也有它的劣势，如戚继光所说：“鸟铳虽速准而力小，难御大队。”在平原上，仅凭鸟铳齐射，是不可能抵挡住蒙古骑兵的冲锋的。所以，实际上戚继光车营的火力核心是另一种新式火器——狼机铳，也就是佛朗机炮，一种长管后装轻型火炮。车营当中每车配备两门狼机铳，每门狼机铳配备九个子铳，三十斤火药，一百发铅弹。根据推算，一发铅弹所需火药为0.3明斤（约178.5克）。这种火炮的长度在五尺（1.6米）到七尺（2.24米）之间，口径一寸六分，合51.2毫米。推算其铅制弹丸重量在740克左右，即约1.25明斤。射程一里有余（536米以上），百步（约160米）之内可洞穿人马，可见该炮威力不小，足以在弓箭射程之外对蒙古骑兵造成可怕的伤亡。
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总体而言，戚继光车营就是以狼机铳和鸟铳为主要投射火力的。每辆战车的正兵队中，车正配备旗枪一杆、腰刀一把，负责指挥全车战斗；舵工一名，专管战车方向；镗钯手两名，除各自带一柄镗钯外，还各配有火箭六十支；佛朗机手六名，每三人负责操作一门狼机铳。奇兵队长一名，持旗枪和腰刀各一，指挥全队作战；鸟铳手四名，装备三钱弹重火绳枪（口径约13毫米）一支，每人三百发弹药，外配双手长刀一把；藤牌手两人，藤牌一面，腰刀一把，投石索一个；镗钯手二人，与正兵队镗钯手合用火箭；另外有火兵一人，夹刀棒一根。
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◎佛朗机
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◎镗钯 ◎夹刀棍
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◎大将军炮
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与敌接战之时的战术是：如果蒙古军士以数十骑兵挑衅，明军不予回应。直到蒙古大部冲到五十步（约80米）的距离时，各种火器才一起发射，杀伤敌人大队。如果蒙古人顶着火力冲到距离战车只有一丈远的地方，奇兵队将从车下的活门冲出，与敌肉搏。届时，奇兵队将排列为四行，第一行军士手持双手刀，匍匐前进，利用手中的长刀砍断敌方马腿；第二行军士手持夹刀棒，击打因马腿被砍而落马的敌军；第三四行的军士手持长枪、镗钯，戳刺落马和还在马上的敌军。奇兵队最远不许离开战车五步，并且如果力气用尽，应迅速退回车内。在奇兵队进行肉搏之时，还有士兵依托偏厢车上的木质女墙继续射击，来压制敌人和掩护己方。可以看出，在战斗的时候，车营里的明军指挥系统是彼此错开却又互相配合的，这也符合戚继光一贯的用兵手法。
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根据计算，车营所有火器一次齐射，共有768发炮弹和枪弹，弹丸投射量能达到近200公斤。这在80米的距离上将造成极为可怕的杀伤效果。除此之外，在车营指挥官直接指挥下的还有四门无敌大将军炮和四辆火箭车。无敌大将军炮为佛朗机型后装火炮，“横击二十余丈（64米以上），可以洞众”，主要使用目的为压制蒙古骑兵大队冲击，并采用了以霰弹射击为主的模式。该炮一次发射使用4斤火药，铁制霰弹365发，合口石弹一发；或不用石弹而装填500发霰弹。该型火炮一门配备30发弹药，四门合计120发。车营指挥官可根据战场环境需要，一次向20—80丈（64—256米）的战线上射击366发（单炮单子铳）—6000发（四炮三子铳预装轮放）弹丸。以上这种火力密度，如运用得当，能给进入有效射程内的敌人带来极其惨重的损失，足以瓦解一次万人级别的大规模骑兵冲锋。可以说，有这样的火力，很多时候都不需要奇兵队投入肉搏了。
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中国兵法一向讲究“奇正相依”。车营作为堂堂之阵，正面迎敌，在兵法上即为“正”。而骑兵营和步兵营就是“奇”。戚继光以车营为中军，步骑张两翼，创立出了一套很典型的车步骑联合作战方法。
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戚继光的骑兵营为十二人一队，三队一旗，三旗一局，四局一司，两司一部，三部一营。全营上下官兵约有三千人。左右两部的每队设队长一人，持腰刀弓箭，分左右二伍；鸟铳手两名为伍长，配备鸟铳和双手长刀；快枪手两名，各持快枪一杆；镗钯手两名，配备镗钯和火箭；刀棍手两名，配备刀棍和弓箭；火兵一名，负责该队后勤。中部的每司第一局各队各设队长一名，配弓矢腰刀；鸟铳手八名，配鸟铳、双手长刀；镗钯手三名，配镗钯、火箭。第二第三局各队队长一名，配弓矢腰刀；弓骑兵四名，除弓箭外各配腰刀一柄；钩镰枪手四名，各配钩镰枪一杆，弓箭一副；镗钯手两名，各持镗钯、火箭。
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骑兵营全营上下共有虎蹲炮60门，弹药1800发，每次发射直径约2寸、重约75两（4.69斤）的石弹一发，霰弹30发（重1两）或100发（三钱以下）。如果虎蹲炮要发射的是铅弹，由于“铅子体重”的关系，其“小子减半”，所以为霰弹15发或50发。此外还有火绳枪540支，快枪360支，弹药均为每支300发；弓箭1152副，每副配箭矢30支；还有火箭12920支。
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由骑兵的配置可以看出，全营十八局，专为骑战设置的仅有中部四局，仅占全营总兵力的22％，其他各局武器配置多为步战所用。其骑兵营携带648副拒马枪，在训练中左右部下马步战，以拒马枪环绕营地，镗钯手在前，刀棍手在后，次为快枪手，后为鸟铳手，马匹由火兵看管。这个骑兵营的军队与其说是骑兵，更像是骑马步兵，以马匹机动，战斗以步战为主。而且该骑兵营中没有配置长枪，最长的兵器仅为镗钯，全营士兵除火兵外全部配置了远程武器，火器手之外的人均配弓箭。可以看出，这个骑兵营是以远程火力打击为主的。
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步兵营的结构与骑兵营相同，同为十二人一队，分杀手队和铳手队。杀手队有队长一名，旗枪一杆，腰刀一把，弓箭一副；藤牌手两名，各配藤牌一面，腰刀一把；狼筅手两名，配狼筅两柄；长枪手两名，各配长枪一杆，弓箭一副；镗钯手两名，各配镗钯一杆，火箭三十支；大棒手两名，各配大棒一根，弓箭一副；火兵一名。铳手队队长配旗枪一杆，腰刀一柄，弓箭一副；鸟铳手十名，各持火绳枪一杆，双手长刀一把；火兵一名。步兵营的远程武器配置也十分突出，全营拥有火绳枪一千零八十杆，火器手占全营兵员数量的一半，这个比例在当时的世界上堪称豪华和先进。
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不过，在携带了大量火药铅弹等沉重的作战物资后，粮食的携带量就难以得到保证了。步兵营士兵的双手长刀一把二斤八两，鸟铳一门五六斤，火药六斤，铅弹六斤，士兵仅武器负重便已达二十斤，约合现在的十二公斤，如再算上盔甲等物，已经很难随身携带更多的粮草。于是戚继光特意创立了辎重营以运送军粮。这个辎重营其实是将随身粮草单独分列，以车营护卫，以便跟随军队行进。辎重营随车有一百六十门佛郎机铳，六百四十支火绳枪，全营仍有相当强的火力，可轻易击退小股蒙古骑兵，甚至可以在车营未能及时到达的时候，作为依托配合机动性较强的骑兵营和步兵营进行反击作战。
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除了创立拥有极强防御力和旺盛火力的车营、骑营、步营、辎重营外，戚继光还极其重视军队训练。他校阅弓箭手时，要求射手距离靶子八十步（约128米）远，靶子高六尺（约1.8米），宽二尺（约0.6米），三发二中，才是优秀。校阅鸟铳手时，要求射手距离靶子八十步远，靶子高五尺（约1.5米），宽二尺，最低标准是三发一中，十发七中为优良。其相关奖惩制度也很严格：校阅鸟铳手后，根据最终结果，三发只中一发的人不赏不罚；三发中两发，赏银一分；全部打中，赏银五分；一次都没有上靶的，要打三军棍。被打军棍的人，之后再一发不中，打六棍；第三次校阅再一发不中，打九棍；到第五次若还是一发都不中，就要打四十军棍，并从军中除名。不愿意挨打的人，第一次罚银五厘，第二次罚一分，第三次罚一分半。弓弩手的赏罚与鸟铳手相同。
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◎长城边防布防图
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另外，戚继光还特别注意因地制宜。他提出：不必让工部拨给军器，只需要将制造军器的任务分工给各省即可。福建擅长造刀；浙江擅造鸟铳、战车。可以全力发挥各省特长。
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总之，经过戚继光的整顿，蓟镇军队的面貌有了很大改善。当时的总督刘应节称赞戚继光道：“总理戚某，文武兼资，才识相合，誓众则捐生报主，精忠可贯乎天日；治兵则转弱为强，训练真动乎鬼神。”
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万历元年（公元1573年）二月，戚继光遇到了第一次考验。该月十日，蒙古骑兵入犯挐子谷，戚继光闻讯派遣官军截杀入犯的蒙古军，取得小胜。同年四月，蒙古骑兵入犯桃岭口，再次被戚继光击败。之后的五月二十日界岭口之战，蒙古酋长董狐狸、专难等人入犯蓟镇，戚继光率领游击王轸分兵迎敌。一场大战之后，蒙古军力不能敌，兵败溃逃，其酋长董狐狸被明军生擒。万历三年（公元1576年）正月，蒙古朵颜卫首领长秃入侵董家口关城，戚继光率领明军自榆木、董关两地出塞，穷追蒙古军一百五十余里，其麾下的标军李云生还活捉了长秃。
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