＞�27航空战队也被调至岛上。日军在岛上配备了120毫米和155毫米岸炮、100毫米高射炮和双联装25毫米高射炮。截至1945年2月，日军在岛上的兵力有陆军约万余人，海军约7；000余人，共约万人，飞机30余架。日军在岛上的中部高地和元山地区各建有一个机场，分别叫做千岛机场和元山机场，也称为一号机场和二号机场，并准备在二号机场以北建造第三个机场。
由于日军的海、空军主力在菲律宾战役中遭到了毁灭性的打击，已无力为硫磺岛提供海空支援，日军在硫磺岛的抗登陆作战要在几乎没有海空支援的情况下进行。粟林中道清楚，面对美军绝对的海空优势，滩头作战难以奏效，于是他主张凭借折钵山和元山山地的有利地形，依托坚固的工事，实施纵深防御。但海军守备部队仍坚持歼敌于滩头，粟林最后做出了让步，计划以纵深防御为主，滩头防御为辅，海军守备部队沿海滩构筑永备发射点和坚固支撑点，进行防御；陆军主力则集中在折钵山和元山地区，实施纵深防御。
粟林决心将硫磺岛建成坚固的要塞，以折钵山为核心阵地，以两个机场为主要防御地带，在适宜登陆的东西海滩则是以永备发射点和坚固支撑点为骨干的防御阵地，岛上的工事深入地下，结合了天然地形和人工构筑，并以坚硬的天然花岗岩为屏障，不仅可以抵抗大口径炮弹和炸弹，而且开火位置都经过精心选择，可以交叉掩护，没有死角。各阵地之间都有交通壕联络，可以避免遭到孤立。除此之外，各阵地与伏地堡都有反射口，即使美军穿过防线也会遭到射击。以折钵山阵地为例，整个内部几乎完全挖空，筑有的坑道有9层之多，除了射击阵地之外，还有居住区、野战医院、储蓄室，可以保证守备部队在完全孤立的状况下作战，堪称硫磺岛版的马其诺防线。此外，针对美军的作战特点，日军在海滩纵深埋设了大量地雷和反舟艇障碍，机枪、迫击炮、反坦克炮还构成严密火力网，所有武器的配置与射击目标都进行过精确计算，既能隐蔽自己，又能最大限度杀伤敌军。唯一不足的是，原计划元山地区修筑的坑道工事有28公里长，由于时间不够，当美军发动进攻时只完成了70％，约18公里，而且折钵山与元山之间也没有坑道连接。
另外，粟林很清楚必须孤军作战，于是将目标定位在能够尽量拖住美军并造成美军的最大伤亡。为此，粟林一改日军在战争初期的死拼战术，规定了近距射击、分兵机动防御、诱伏等战术，要求各级部队指挥官必须加强射击纪律，不在射程内决不轻易开火。也禁止所谓的“万岁突击”，要求每一位官兵在阵亡前必须杀死至少10名美军，而不是轻易发动自杀攻击。粟林这一系列苦心经营，后来确实给美军的进攻造成了巨大的困难，使硫磺岛之战成为太平洋上最残酷、最艰巨的登陆战役。
美军空袭收效甚微
从1944年8月10日起，驻扎在*的美军航空兵就开始对小笠原群岛进行空袭，重点是硫磺岛的机场和为硫磺岛进行物资补给的中转地的港口设施。8月～10月，美军共进行过48次轰炸，投弹约4；000吨，但收效甚微。
11月24日，*的美军首次出动B－29轰炸机对日本本土实施轰炸，引起了日军极大的恐慌，他们随即做出反应。11月27日，硫磺岛日军出动了2架飞机空袭*美军B－29轰炸机航空基地，击毁1架B－29，击伤11架。随后的日子里，硫磺岛日军又多次组织对*美军航空基地的空袭，至1945年1月2日，已累计击毁6架B－29轰炸机，严重威胁着美军B－29航空基地的安全。为压制硫磺岛日军飞机的袭扰，美军于1944年12月8日组织了一次海空协同突击，出动飞机192架次，其中B－29重型轰炸机62架次、B－24中型轰炸机102架次、重巡洋舰3艘、驱逐舰7艘，共投掷炸弹814吨，发射203毫米炮弹1；500发、127毫米炮弹5；334发，却并未彻底摧毁硫磺岛机场，仅仅起了短暂的压制作用。之后，美军在12月间又组织了4次类似的海空联合突击。从12月9日起，只要天气允许，黑尔少将指挥的第七航空队B－24轰炸机几乎每天都对硫磺岛进行轰炸，*的B－29轰炸机也不时加入对硫磺岛的轰炸。至1945年2月初，美军共出动舰载机1；269架次、岸基航空兵1；479架次、军舰64艘次，总共投掷炸弹6；800余吨，发射大口径舰炮2万余发，其中406毫米炮弹203发、203毫米炮弹6；472发、127毫米炮弹15；251发。由于日军的防御工事异常坚固，美军如此猛烈密集的火力轰击收效不明显，对岛上2个机场也没能予以彻底摧毁，而且日军总能在空袭后迅速修复遭到破坏的设施。经过这种疯狂的轰炸，日军初步领略到了美军的厉害，更加倾注全力修筑以坑道为主的防御工事。
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粟林孤注一掷
硫磺岛守岛日军由步兵第109师、第2独立混成旅、步兵第145团担任该岛的主要防御。另外还有海军陆战队约7；000人，飞机20余架。具体部署是：南部以折钵山为核心构成南部之主阵地，即折钵山地区，由1个步兵营和1个陆战大队等驻守。中部以127高地、120高地、千岛（1号）和元山两个（2、3号）飞机场构成硫磺岛的主要防御地带，以永备发射点和支撑点为骨干，构成东、西海岸防御阵地。该防御地带以千岛、元山机场为中线，区分为南部和西部两地区，分由1个步兵营、1个坦克连、1个陆战大队等驻守。北部为日军的第二防御地带，以元山和北飞机场为中线，区分为东部和北部两地区，分别由1个步兵营、1个坦克连、1个陆战团和1个步兵营、1个坦克连、1个陆战大队等驻守。预备队部署在元山及附近地区。整个硫磺岛有迫击炮以上火炮170余门，坦克23辆，高射炮和25毫米高射机关炮170余门。
硫磺岛的守备队司令长官——中将粟林中道比大多数日本军官更了解美国人以及他们的行为方式。20世纪20年代末时，作为一名上尉，他曾在德克萨斯州的布利斯炮台接受装甲兵训练。后来，作为日本驻加拿大使馆的军事随员，他经常出访美国。这些旅行使他极为敬重美国人孜孜以求的精神和活力，并使他深信“美国是日本在这个世界上最不应该与之作战的国家”。这一信念他只向他的妻子透露过，那是在1931年他写给妻子的一封信中表露出来的。
整个1944年的夏天，硫磺岛上都在进行着军队集结工作。共2；700人的第145步兵团是粟林的最好部队，其中大多数人来自日本本土九州岛的鹿儿岛市，那里传统上就是出色的战士的来源地。帝国总指挥部派来了陆军第109师，但该师最大的单位——有5；000人的第2混和旅——训练不足，而且其中许多的军官都超龄了。7；600人的第26坦克团，在满洲里锻炼过，经验丰富，是一个比较受欢迎的部队。对日本人来说不幸的是，运输28辆该团坦克的那艘船被美军的“军曹鱼”潜水艇击沉了。但男爵西竹一，也就是第26团的指挥官，仅仅是暂时的感到窘迫，因为另外22辆坦克及时到达了。西是个勇敢且精力充沛的人物，在美国以日本最好的骑兵而闻名，并受到美国人钦佩。他曾经在1932年的洛杉矶奥运会上赢得了马术金牌。他仍然随身带着他那匹著名坐骑“天王星”的一缕鬃毛。另一位卓越的军官是海军少将市丸俊之助。他曾是一名海军飞行员。在和平时期的一次试机实验的飞行坠毁事故中不幸变跛了。他来此负责统率7；000人的硫磺岛的海军航空兵和海军地面部队。
粟林自己花了许多时间写信给他在东京的家人。他不指望能活过即将开始的战争，他的信中充满了丈夫般的建议和父亲般的规劝。他斥责他的女儿阳子糟糕的语法和拼写，他写道，“在门本，如果你在文法上犯错误，其他人就不会尊重你”。他对已20岁的太郎的不成熟感到恼火。“意志力是成人的人格中最核心的部分，”他写道，“可你到目前为止还没形成自己的意志。就你目前的状态你不能胜任来管理我的家庭事务。”粟林的妻子良江，在诸如该穿什么衣服以抵御东京严寒的气候，及如何把家中的贵重物品妥善保管等方面，都从他的建议中得益不少。
在写给妻子的信中，粟林偶尔提到他自己的情况。“我瘦了很多。”他写道，“某种程度上，我看起来就像那个伟大的印度人甘地。每日吃的主要是干菜，以致我经常感到胃里酸酸的。我们出汗很多，然而不幸的是，这儿没有可以用的清水。这儿有如此之多的苍蝇和蚊子，以致有时我们不能张开嘴巴或睁开眼睛。”
中将坦言他认为自己注定在劫难逃。“对我来说，哪儿将是我的坟墓根本不是什么大不了的事，”他在给妻子良江的信中写道，“如果真有灵魂这东西，那么，我的灵魂将永远与你和我们的孩子同在。”
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美军集结完毕
2月10日，斯普鲁恩斯以“印第安纳波利斯”号重巡洋舰为旗舰，第58特混编队司令米切尔以“邦克山”号航母为旗舰，一起率领由16艘航母、8艘战列舰、15艘巡洋舰、77艘驱逐舰组成的航母编队驶离乌利西，经马里亚纳群岛和小笠原群岛以东，直奔日本本土。这是美军自1942年4月杜利特尔空袭东京以来航母编队第一次袭击日本本土。斯普鲁恩斯计划16日抵达日本外海，用16日、17日两天时间对日本本士关东地区的机场进行压制性的空袭，然后再南下参加硫磺岛作战。因为特别担心日军神风特攻队的攻击，所以每艘航母上只有30架轰炸机和鱼雷机，其余全部搭载战斗机。为了尽量减少被日军发现的可能，美军出动多艘潜艇在编队航道前方担任侦察搜索，而*的岸基航空兵则以B－24轰炸机和B－29轰炸机对编队经过的海域上空进行巡逻警戒。编队还以多艘驱逐舰在编队前方组成搜索队，同时以舰载机进行24小时不间断地反潜警戒。由于采取了上述严密的防范措施，加上恶劣天气的掩护，美军航母编队于16日拂晓到达了距东京东南125海里的海域，此地距最近的日本本土海岸仅60海里，仍没被日军发现。
2月16日，美军航母编队出动舰载机1；000余架次，分成数个攻击波次对东京湾各机场进行攻击，由于天空中阴云低垂，攻击效果并不理想。2月17日，美军又出动舰载机500余架次，对关东地区的机场、飞机制造厂、锚泊船舶等目标进行了轰炸。两天里，美军在空战中击落日机332架，在地面上击毁日机177架，给一些机场、飞机制造厂造成了一定破坏，虽然空袭的效果不是很理想，却极大吸引了日军的注意力。当天下午，美军航母编队离开日本外海南下，参加硫磺岛作战。
2月14日，威廉·布兰迪海军少将率领由6艘战列舰、12艘护航航母、5艘巡洋舰、16艘驱逐舰组成的火力支援编队离开*前往硫磺岛。2月16日，布兰迪的火力支援编队到达硫磺岛海域，开始实施预先火力准备。所有战列舰、巡洋舰都被划分了地段，对已查明的目标逐一摧毁。为确保炮击的准确，有几艘战列舰甚至在距岸边仅3；000米处对目标进行直接瞄准射击。但由于天气不佳，岛上又是硝烟弥漫，预定的750个目标只摧毁了17个，炮击效果很不理想。日军只以