耿卫明确实是炮战方面的专家（实际上，唐帝国海军一直不缺炮战方面的高手，一战中就涌现出了大量的炮战高手）。在谈仁皓将任务交给他之后，耿卫明一点时间都没有耽搁，立即率领炮击编队里的九艘重巡洋舰，四艘驱逐舰以32节的速度杀向了小笠原群岛北面的海域。
天色已经完全暗了下来，“霜降”号上的大火也被扑灭了，舰队里保持着严格的灯火管制，就算还有日本自杀飞机出现，舰队也不会受到多大的威胁，除非那些日本飞行员都长着夜猫子的眼珠子，不然根本就无法看漆黑海面上的漆黑的战舰。
十点三十五分，舰队到达了婿岛列岛北面25海里处的海域，这是炮击编队的拦截线。再往北，就是伊豆诸岛中最南面的须美寿岛。小笠原群岛与伊豆诸岛之间的海峡大概有220海里宽，而之前，日本的运输船队就在明神礁与须美寿岛之间的海域徘徊，等待着南下的机会。在那艘发现了日本运输船队潜艇发回的电报中还说明，船队里有一支规模不算太小，但没有重型战舰的护航舰队。
耿卫明也了解到了这一情况，他在九点左右，也就是在到达预定海域前大概一个半小时，就将舰队里的水上飞机全都派了出去，沿着几条日本船队可能出现的航道搜索。在傍晚的防空作战中，这些水上飞机都在外面执行任务，是在七点四十分左右返回舰队的。结果，好十多架原本属于那几艘大型巡洋舰的水上飞机不得不在重巡洋舰上补充了燃料，然后去追赶自己的母舰了。
十一点二十三人，水上飞机发回电报，在舰队北面大概85海里处发现了正在全速南下的日本运输船队，速度大概21节。另外，运输船队里有数艘巡洋舰，以及数艘驱逐舰，运输船只则在三十艘左右，都是数千吨的大型运输船。
战斗警报立即响了起来，此时炮击编队里的九艘重巡洋舰成一列纵队，驱逐舰则在巡洋舰的南面活动。舰队开始转向，由东向西航行，并且采取了十五度切角朝日本船队靠近。四艘重巡洋舰上的雷达也全部开启。这四艘重巡洋舰与另外五艘没有按装雷达的重巡洋舰相互错开，炮击的时候，将由四艘有雷达的巡洋舰首先开火，引导没有雷达的战舰进行炮击。
炮击编队里的气氛紧张得让人喘不过气来。所有官兵都在自己的岗位上，轮班休息的官兵则充当损管人员，以及帮助副炮（120毫米防空火炮）搬运弹药。耿卫明一直站在“立春”号的航海舰桥里，他比任何人都冷静。
十二点四十八分，“立春”号上的雷达首先发现了北面25海里出的目标。强烈的雷达反射信号让雷达屏幕上雪白一片，雷达操作员花了很大的功夫才判断出来，至少有二十多个强烈的雷达反射信号，可根本就无法从这些反射信号中判断出敌舰的型号（当时的雷达就没有这一功能）。也就是在这个时候，耿卫明把交战的消息发了回去，“长江”号旗舰收到电报的时间是十二点五十一分，而谈仁皓到达司令舱的时间就是十二点五十八分。
炮击编队的第一轮齐射是在一点过十八分开始的。四艘与雷达的重巡洋舰（“立春”，“惊蛰”，“处暑”，“寒露”）的主炮首先射出了炮弹，半分钟之后，另外五艘重巡洋舰也开始忙碌炮击。而日本的舰（船）队就在炮击编队北面九海里处！
耿卫明将炮击距离缩短到九海里是有他的想法的。他无法判断日本舰队里有没有重巡洋舰，而“节气”级重巡洋舰上使用的200毫米穿甲弹在最大射程上根本就打不穿日本重巡洋舰上的装甲。在九海里这个交战距离上，200毫米穿甲弹仍然难以对付主装甲带，可却能够轻易的撕开次要部位的装甲。因此，为了确保炮击效果，在这个距离上开炮的话，日本舰队里就算有重巡洋舰，他也有信心击败日本舰队。
五轮齐射后，日本舰队反击的炮弹落了下来。战列线上的九艘重巡洋舰没有疏散，也没有规避。在正规的炮战中，战列线上的战舰是不能随便规避的。耿卫明遵守了最严格的炮战战术。而那些落下来的炮弹也让耿卫明吃了颗定心丸，通过炮弹落在海面上爆炸产生的水柱可以判断出，日本舰队里没有重巡洋舰，最多就只有几艘轻巡洋舰而已。道理很简单，那些落下的炮弹最多就是150毫米口径左右的穿甲弹，根本就不是重巡洋舰上使用的203毫米炮弹。
到这时候，舰队里已经不需要统一指挥了，日本战舰炮口冒出的火光就足以让炮击编队里的了望员看清楚日本战舰的位置，并且给炮手提供炮击参数。实际上，在这种情况下，了望员的观察要比雷达的探测准得多。不过，雷达绝不是完全没有用处的。
激烈的炮战持续了十多分钟，两艘日本战舰上冒起了火光，位于炮击编队第四位的“白露”号也吃了两发炮弹，不过并没有造成多大的损害，战舰仍然能够继续战斗。日本舰队也在这个时候完成了转向，跟在后面的运输船则开始向东航行。
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