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13时20分，赤城遭到中方多艘巡洋舰攻击，退出战场。
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13时55分，比叡绕道中方横队右翼重新驶回，企图追赶本队，但旋即因大火而退出战场。[14]
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14时许，平远、广丙以及鱼雷艇福龙、左一前来支援。
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14时20分，追击赤城的来远被击中起火，被迫驶向浅水区自救。同时，西京丸挂出“赤城、比叡危险”的信号。[15]
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14时22分，西京丸挂出“我舰发生故障”的信号，退出战场。[16]
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14时23分，扬威大火，随之退出战列，后搁浅。[17]
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第一游击队在攻击完超勇、扬威后，随之准备在中方横队前进行一次大转向，和中方各舰拉开距离，用另一侧的舷炮攻击。随后，由于“信号联系搞错”，日舰的运动一度产生混乱，最终将错就错，由本队经北洋海军右翼向其后方迂回，第一游击队则改为从北洋海军前方迂回其左翼。[18]
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14时30分，平远装备的47毫米口径哈乞开斯五管小速射炮接连命中松岛的中央鱼雷发射室和桅杆，但平远旋即亦为松岛击中起火，主炮亦被毁，被迫驶向大鹿岛方面浅水区自救。广丙随之也退出了战场。
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14时40分，撤退中的西京丸遭到福龙号鱼雷艇的追击。
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15时05分，福龙在400米的距离上向西京丸射出了第一枚鱼雷，随后又再发射一枚鱼雷，但均未命中。[19]
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15时10分，定远前部中弹起火。[20]
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15时30分左右，日军旗舰松岛号被2枚305毫米炮弹击中，[21]引发炮弹殉爆，左舷炮架全部被毁，烈火迅速蔓延向全船，舰体向左倾斜5度，28人当场丧生，68人受伤。[22]大致与之同时，致远被日军击沉。随后，济远、广甲逃离战场；来远、靖远、经远亦相继被逐出战列，被迫退向浅水区自救，战场上只剩下定远、镇远二舰。日军第一游击队追击四散逃离的中方巡洋舰，其本队5舰则围攻定远、镇远。
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16点10分，松岛号的大火被扑灭。但该舰也已经彻底丧失了指挥与战斗能力。伊东只好挂出信号旗，“命令各舰自由行动，努力奋战”。[23]
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17时30分左右，经远沉没。
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17时45分，日方本队召回第一游击队，退出战场。中方幸存各舰，除济远一路逃回旅顺、广甲搁浅被弃舰外，其余各舰在靖远的指挥下重新集结，与定远、镇远再度会合。海战至此结束。
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从军舰永久损失的结果上看，中日战绩为5比0。但毕竟定远、镇远两艘主力舰得以保全。马汉在战后的评论中，甚至认为日军此战战果有限，仅击沉了一堆“微不足道”的军舰。[24]那么，究竟该如何认识这场海战，其背后又隐藏了何等教训？这就必须立足19世纪海战史之大背景，分从武器和战法两个角度审视近代中日海军之异同，进而明了9月17日海战之真相和战训。
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复盘甲午：重走近代中日对抗十五局（修订版） 第二节 中日海军武器代差的形成
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海战与陆战最根本的一个差异，即在于人归根结底是一种陆生动物。一旦脱离了技术装备，人在水域中的存在都成问题，自然更说不上战斗。这就导致海军天然是一种技术军种。相对于陆战，海战先天具有科学性为主、艺术性为辅的特质。故而，武器对海军和海战的重要性，远胜过陆军和陆战。
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在15世纪，商船和战船的差别很小。[25]直到英荷战争时期，战舰和商船的区别才开始形成根本性差异，[26]逐渐形成了以运输为职能的商船和以战斗为职能的战舰，各自的设计理念和技术研发也逐渐分化。
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与此同时，战舰本身也发生了分化。
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公元1500年以来，之所以列强在海上的竞争日趋激烈，原因即在于大航海革命彻底颠覆了农业文明时代的陆海关系，使长期发挥阻碍职能的大洋一转而成为交通的坦途。真正意义上的全球一体化时代随之开启。换言之，列强所争夺者非海洋本身，而是海上的交通线。
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如以控制、保护或破坏交通线本身为目标，需要的其实是一种兼具高航速和远航程的军舰。[27]但如从赢得舰队决战的角度，又需要一种兼具强大火力和防护力的军舰。同时，在缺乏有效的远程侦察、通信能力的时代，即便是进行舰队决战，也必须辅之以大量的第一类军舰，以发挥舰队耳目的作用。这就产生了两种截然不同但又辅车相依的舰种——主力舰（capital ship）和巡洋舰（cruiser）[28]。
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主力舰的任务较为单一，即赢得舰队决战，这也使主力舰不断向更强、更昂贵的方向发展，直至技术与财政的天花板为止。而相对廉价但数量较多的巡洋舰则肩负着多种任务：
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