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8月9日，日本政府仍无诚意投降。
美国政府考虑到自己士兵生命的宝贵，深感日本军人玉碎精神的可怕，并预测登陆日本本土的作战将会是漫长且伤亡惨重的行动，兼之北俄迫不及待要分尝胜利果实，认为有必要再作第二次原子武器攻击以彻底摧毁日军抵抗的决心。
在北俄出兵中国东北进攻日本关东军的同一天，美国启动代号为“胖子”的原子武器准备摧毁长崎。
长崎是日本九州岛西岸着名港市，长崎县首府。长崎位于日本的西端，与中国上海相隔仅800公里，自古以来就是沟通中国与日本的桥梁。古代日本就是这里启航，一次又一次去往中国学习，将中国的文明移植到荒凉的日本岛上。
袭击长崎的任务由5架B-29轰炸机组成的突击队执行，密码代号为“16号特别轰炸任务”。斯韦尼少校驾驶载有原子武器的“博克斯卡”号轰炸机，机上增加3名原子武器专家，负责引爆系统的安全保险工作；博克上尉驾驶“大技师”号观测机；《纽约时报》记者劳伦斯随机负责报道工作；霍普金斯中校驾驶“大斯廷克”号照相侦察机；88号飞机和95号飞机负责气象侦察任务。
代号“胖子”的原子武器，采用复杂的“内爆法”引爆系统，由气压、定时、雷达和冲击4个不同引信组成。这种引爆系统不能在空中安装，必须在执行任务之前，在地面的一个特殊的绝密车间里，由几个专家合作组装。这就意味着，斯韦尼少校的“博克斯卡”号飞机必须载着安装好引爆系统的“活钚弹”上天，万一起飞时发生重大事故，起飞之地提尼安岛就会变成美国的“广岛”而被从地球上抹掉。
为确保万无一失，美军当局决定举行一次“胖子”模拟弹空投演习。8月8日9点左右，。斯韦尼少校驾驶“博克斯卡”号带着一颗水泥重配弹“南瓜”，从提尼安岛外海的2400米空中爬升到米高空。机上的投弹手模拟次日投掷“胖子”的程序，把“南瓜”从弹舱里弹了出去。“南瓜”按预定弹道落至600米高度，引信爆炸了。1个小时后，专家们一致评定，演习成功。美国当局决定按原计划行动。
8月9日，当地时间2点56分，斯韦尼少校驾机载着完全处于战备状态的“胖子”，从提尼安基地起飞，博克驾侦察机尾随其后。正当霍普金斯中校驾机滑向跑道时，他突然发现随机照相专家瑟贝博士没带降落伞，便勃然大怒：“给我下飞机”。瑟贝博士下机后眼巴巴地望着“大斯廷克”号腾空而起。
10点50分，他们飞临长崎上空，发现在1800-2400米高度，云量为“八”，只能进行雷达轰炸。几分钟后，他们从西北方向进入投弹识别点。30秒钟的投弹信号响了，弹舱门“咯嗒”一声打开。就在20秒钟时，投弹手目光穿过云层裂隙，看到下面不是第一个轰炸目标——三菱重工业公司长崎造船厂，而是第二个轰炸目标——三菱重工业公司长崎兵器制造厂，便立即改用目视轰炸，于当地时间10点58分将“胖子”投出了舱外。弹舱门“咯嗒”一声锁上了，斯韦尼立即驾机飞离现场。“胖子”跳出弹舱后，穿云直下，于当地时间11点01分在离地500米空中爆炸了，顿时形成了一个巨大闪烁的火球。
在长崎投掷的“胖子”爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多。
爆炸的强烈光波，使成千上万人双目失明；10亿度的高温，把一切都化为灰烬；放射雨使一些人在以后20年中缓慢地走向死亡；冲击波形成的狂风，又把所有的建筑物摧毁殆尽。处在爆心极点影响下的人和物，象原子分离那样分崩离析。离中心远一点的地方，可以看到在一霎那间被烧毁的男人和女人及儿童的残骸。更远一些的地方，有些人虽侥幸还活着，但不是被严重烧伤，就是双目被烧成两个窟窿。
投弹机组上所有人员都看到了这个形如“胆囊”的火球悬在长崎上空，从“胆心”向上喷出沸腾的“胆汁”，行成一条巨大的彩虹。几分钟后，机上人员从20公里外看到一个擎天蘑菇烟云，吞没了整个长崎城。斯韦尼下令赶紧拍下这罕见的场景。
当长崎蘑菇烟云以惊人的速度从7000米升到米高空时，斯韦尼上校向提尼安基地发出报告：“袭击长崎，效果良好”。返航途中，由于与提尼安基地失去通讯联系，加之飞机燃料不足，斯韦尼驾机在冲绳美军机场紧急着陆。
美国原子武器突袭长崎造成了巨大的毁伤。长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡人，占全市总人口的37%。
战后，日本对遭受原子武器的袭击耿耿于怀，称自己是受害者。可是日本不应忘记，世界上还有更不幸的城市——南京，兽性大发的日本兵使这座无辜的城市血流成河，呜咽扬子江为30万白骨招魂。日本不应忘记，世界上还有更不幸的国家——中国，在日本发动的侵华战争中，2000多万中国人被日军杀害，男人被拉到日本当劳工，女人被拉到兵营作军妓，而这一切正是包括广岛、长崎在内的日本所为！
造成长崎市爆炸的“胖子”是使用了钚—239。
有别于造成广岛市爆炸的“小男孩”，这一类型的钚原子弹是使用了内爆式起爆。
胖子的破坏力若果换算成TNT炸药的尺度，则可以造成吨TNT炸药的等量破坏。胖子的破坏力大约是小男孩的1。5倍。