企业号航母攻击群退走后8分钟，从蒙达岛倾巢而出的日本对海攻击波赶到了战场上空，一共24架由一式陆攻和97舰攻共同组成的进攻机群飞抵TF64编队残余巡洋舰头顶投弹，没有战斗机在空中掩护，没有严密的轮形防御阵，三艘美舰自然也不会有那么好的运气，即便三舰已将高射炮火力发挥到了最强，依然不能阻止飞机的进攻，他们的下场比日本炮击舰队惨烈得多：盐湖城号被命中3颗炸弹，2枚鱼雷，挣扎了2分钟后就宣告沉没，旧金山号被命中4颗炸弹，1枚鱼雷，虽然没沉没，但只能以7节的速度苟延残喘，只有亚特兰大号运气最佳，中了1颗近失弹后速度未失，快速逃跑。6:25，赶到现场的日军重巡洋舰群用齐射将旧金山号送入海底。
至此，整个TF64编队只有一艘亚特兰大轻巡洋舰成功脱离，本来他还要面临日本舰队追杀的，是日本侦察机发来的电报挽救了他。
“长官，7号侦察机发现敌人航母编队了！”草鹿任一忽然在大和号司令塔内欢呼起来，“就在我们西南方约210海里处，有大型航母2艘，战列舰1艘，巡洋舰4艘，驱逐舰8艘，敌舰队中心位置位于南纬11度80分，东经158度62分，航向东南，航速24节……”
“好！”堀悌吉奋然而起、大喜过望，“通报位置，让机动舰队出动舰载机发起进攻，我炮击舰队全军突击……”
“长官！……”
“长官！”近藤信竹和草鹿任一不约而同地出声反对炮击舰队继续前进，理由是明摆着的：虽已发现敌航母编队，但发现并不等于摧毁，现在美国舰队可还是会吃人的老虎，兼之炮击舰队位置已暴露，强行追赶容易遭敌再次打击。
堀悌吉指了指头顶的零战：“有飞机保护我们，不要怕！刚才的战事你们也看到了，大和号没你们想得那么脆弱。”
“可这样您就处于危险之中了。”
“如果我们有危险，那机动舰队就彻底没了危险，我是诱饵，要明白自身的处境与价值。”
“可是……现在美国人说不定在准备第二次攻击波呢。”
“从参加海军的那一天起我就不害怕危险。”堀悌吉宽慰着两人，“200海里不到10小时的距离，我们早点赶到，说不定还有机会把那些受伤的美国军舰全部送入海底……”
“这……”两人实在不明白堀悌吉为什么如此执拗地要炮击舰队继续挺进。
“美国人造军舰的速度很可怕，但美国人培养合格水兵的速度绝没有这么快，击沉并俘获他们比击伤他们紧迫得多。”堀悌吉的声音不大，听在众人耳里却不亚于一个惊雷。
正在争执间，瞭望哨报告又有机群抵达，经观察发现是从拉包尔飞过来的零战集群——一共45架，加上刚才还剩余的27架战斗机，现在炮击舰队头顶有72架战斗机掩护群了。
堀悌吉笑了：“你们看，我们的守护神来了，不要害怕……我命令，全军向西南方向突进！”
“是！方向220°，航速23节……”
机动舰队旗舰翔鹤号司令塔内，草鹿龙之介手舞足蹈对冢原二四三说道：“炮击舰队来电发现敌航母编队踪迹了，中心位置位于我舰队正南偏西方向大约300海里处……”
“很好！”一直苦苦等待的冢原二四三狠狠一捶司令塔墙壁，“终于找到这帮家伙了！布干维尔的掩护机群什么时候到？”
“已通知他们出发，20分钟后抵达舰队上空，大约有40架战斗机——他们把能派的都派出来了。”
“本舰队留下16架直掩机，其余全军突击。”
“可这样舰队掩护机就太少了，万一敌航母攻击群奔着我们来呢？”
“不会，美国航母编队已对我炮击舰队发起了一次攻击波，如果要进攻我们，那就是另一艘航母的攻击波，有56架战斗机足够掩护了；再加上他们首先发现的是我炮击舰队，我认为他们会优先打击大和号……”冢原二四三想了一想，“万一冲着我们来，目前的距离美国飞机也要飞将近一个半小时，再加半途的浪费，说不定要2小时，飞机起飞后全舰队向西移动，缩小与拉包尔的距离。”
6:17分，就在日本机动舰队紧锣密鼓地安排所属航母放飞机群时，三川军一率领第8舰队正带着从瓜岛撤出来的陆军部队向西撤退，他原以为自己是整场大仗中最不引人注目的小角色，没想到美国人依然看上了他，根据金凯德变更后的指令，清晨大黄蜂号放飞的16架SBD放弃索敌，坚决地向日本“登陆舰队”进攻，而他们找准的目标无一例外都是堀悌吉今天凌晨临时加派给第8舰队的扶桑号和山城号，结果扶桑吃了3颗炸弹，山城吃了2颗炸弹，而满载陆军官兵的运输舰则被美国飞机视而不见——他们以为这些是登陆完毕后返回的空运输舰。
更早些时候，收到瓜岛陆战1师伤亡惨重、TF64编队全军覆灭、日本在瓜岛进行“登陆”、日本炮击舰队空前强大且拥有超级战列舰等一连串不利消息的哈尔西坐不住了，根据金凯德的请求，他命令部署在瓦努阿图岛上的美国B-17轰炸机群出动，前去轰炸1000公里以外的日本“登陆舰队”与瓜岛日军“登陆场”，同时发电报给金凯德，要求其尽快找到敌人航母编队，如果找不到也应尽可能对敌炮击舰队发起进攻。
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