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  盟軍入侵前數個月不斷進行排練。1944年4月28日在英國南部海岸的德文郡,638名美軍士兵和水手在一次名為老虎演習的登陸演習中遭德軍魚雷艇突襲而陣亡。  在入侵之前的幾個月裡,盟軍進行了名為「堅忍行動」的欺騙行動,以誤導德國有關入侵的日期和地點。  在D-Day前出現了幾次洩漏情報的事件。其中一次的洩密事件是發生在登陸6天前,出現在“報導和評論”的填字遊戲中。一些問題的答案,包括“霸王”、“海王星”、“黃金”和其他入侵計劃的主要用詞,美國政府宣佈這只是一個巧合。通過西塞羅的故事,德國獲得引用名詞霸王的檔案,但這些檔案沒有任何細節。雙重間諜如胡安·普約爾·加西亞(代號為“嘉寶”)在諾曼底說服德國三軍統帥部,這充其量不過是一個「牽制性攻擊」,從而發揮了重要作用。  另外,美國陸軍第9航空隊的首席供應官,美軍少將亨利·米勒,在倫敦梅寶尼克拉里奇酒店的舞會中遇到客人投訴供應問題,他告訴他們,6月15日前供應會更容易些,被艾森豪元帥降為上校,送回美國本土,隨即退休。另一個這樣的情報洩漏,是戴高樂在入侵後的廣播訊息。戴高樂不同於所有的領導人,直說這次攻擊是「真正的入侵」。戴高樂的行為可能令盟軍的堅忍行動失敗;相對而言,艾森豪則把登陸說成是「一開始的入侵」。

  盟軍為入侵的各個行動指定代號。“霸王”的名字是分配給在大陸北部建立一個大規模的灘頭陣地。第一階段為建立一個穩固的立足點,代號為“海王星”。根據D-Day博物館的說明:  知悉D-Day內容的人員不被派往任何有被俘虜危險的地區,這些人被給予“比戈”的代號(來自詞語“吉布”,即“去直布羅陀”的意思)並被印在他們的檔案上,他們參加了在1942年對北非的入侵。4月27日晚在老虎演習(一次在士拉普頓灘舉行的入侵前登陸演習)中,幾艘美軍坦克登陸艦被德軍魚雷艇攻擊,638個美國人在襲擊中喪生,另外308人被友軍炮火擊中喪生,有10名“比戈”被列為失蹤。任何“比戈”被抓獲或下落不明都將導致入侵行動被取消,因此軍方優先尋找他們的下落,並最終找回全數10人的遺體。

  

  保鏢行動:用以混淆德軍情報單位,使德軍對盟軍登陸地點判斷錯誤的欺敵計劃。包括堅忍行動、齊柏林行動、銅頭蛇行動等多個子計劃。

  

  至盟軍登陸,德軍在西線總共完成了15,641個掩體及799座鋼筋水泥炮臺,同時亦埋下了800萬枚地雷,令德軍的防禦力大增,也提高了戰術的靈活性。

  

  英國第6空降師是最早投入戰鬥行動(湯加行動)的部隊。早在凌晨00:16,他們就被空投到登陸地區的左翼地區(歐度村莊),他們的目標是奪取佩加索斯橋("Pegasus Bridge")附近的橋樑,以防止德軍的裝甲部隊前往海岸支援,傘兵們迅速佔領了這些橋樑並等待那天稍後登陸的突擊隊員趕來。此行動的目標還包括奪取在梅爾維勒的地堡,雖然地堡沒有被摧毀,但是在戰鬥過後,地堡中除了6人以外,其餘全部傷亡。  相比之下美軍第82和第101空降師則是禍不單行。由於沒有經驗豐富的領航員而且地面情況複雜,部隊被散落在各處。有些傘兵甚至降落在了海中或內陸中被德軍故意淹沒的低窪地區,很多人由於裝備沉重且複雜,而被淹死在僅及膝深的水中。在24小時後101師只集合起約3,000人。很多人在D-Day後多日仍在敵後獨自戰鬥。82師在6日早上佔領了聖-梅爾-艾格里斯,這個小鎮也就成了戰役開始後整個法國第一個恢復自由的城鎮。

  寶劍海灘緊鄰奧恩河(Orne)口的兀斯特罕港(Ouistreham),是「大君主作戰」5個搶灘地中,最東邊的一個海灘,而法國北部的航運中心卡昂,便位於海灘南邊9英里處。從寶劍灘東邊登陸的英軍部隊在搶灘後,很快地便擊潰德軍輕裝步兵的火力,並於午後與先前空降內陸的傘兵部隊會合。但從寶劍灘西邊登陸的英軍,則遭到德軍第21裝甲師的頑強抵抗,無法順利與從朱諾海灘登陸的加拿大部隊會師。雙方一直激戰至黃昏後,盟軍才成功擊退德軍的裝甲部隊。當天登陸的29,000名英軍中,傷亡人數有630人。

  加拿大第1軍第3步兵師負責攻佔朱諾海灘。而海灘德軍兵力為一個團。該團主要由俄羅斯人和波斯人組成,士氣相當低落,戰鬥力也較差。不過加軍的作戰並非一帆風順,惡劣的天氣和錯誤的導航使登陸不得不推遲20分鐘進行,也就是說必須在漲潮時登陸。比較怪異的是加軍在登陸時損失並不大,可是登陸艇在卸下人員返航時卻有很多因觸雷被炸沉,某營的損失率甚至高達80%。由於正處漲潮,很多士兵下水後因裝備過重而溺死、登陸後又遭德軍火力壓制。幸虧海軍的火力支援相當及時到位才沒有釀成奧馬哈海灘的慘劇。在朱諾海灘損失最為慘重並非加軍,而是負責打通和寶劍海灘聯絡的英軍部隊。英軍乘坐的木殼登陸艇相當脆弱,很多士兵在登陸艇受損後不得不跳海逃生,以致溺死者甚多。盟軍在朱諾海灘共損失2,000餘人,比奧馬哈海灘稍少。參與朱諾海灘登陸戰的官兵共21,400名,傷亡人數則為1,200人。

  負責攻佔黃金海灘的是英軍第30軍第50師、第2梯隊是英軍第7裝甲師。這也是在5個海灘登陸的唯一一個裝甲師。該師曾遠征非洲打敗了隆美爾,作戰經驗豐富。由於登陸時間較晚,英軍的火力準備非常充足,德軍的幾個主要火力點在登陸前就被艦炮摧毀。英軍的水陸坦克被登陸艦直接送上海灘,避免重蹈美軍在奧馬哈的損失。在艦炮和坦克的掩護下,步兵推進非常順利。相對主力部隊,負責貝辛港(位於奧馬哈海灘和黃金海灘的結合部,又是盟軍在諾曼底登陸初期唯一一個可控制的港口)的英軍第47登陸襲擊隊比較不順。由於在登陸時損失了所有的通訊裝置,該部隊與主力失去了聯絡,又遭到德軍的猛烈抵抗,受困海灘達8小時。好不容易到達貝辛港後又因敵情不明不敢貿然攻擊,只能在德軍的眼皮底下潛 伏起來過夜。直到第二天繳獲了德軍的通訊裝置後才聯絡上了主力部隊,在火力支援下攻佔了貝辛港。盟軍在黃金海灘損失了約1,500名士兵。

  奧馬哈海灘是諾曼底登陸戰役中戰鬥最為激烈的海灘。盟軍在奧馬哈灘頭遭受了巨大的損失,僅陣亡者就達2,500人,因此又稱“血腥奧馬哈”。  奧馬哈海灘全長6.4公里,海岸多為30幾米高的峭壁,地形易守難攻。這裡的登陸作戰任務由美軍第9軍承擔。盟軍由於情報有誤,認為這裡的德軍守備部隊只有一個團的兵力,還多是後備役人員,沒有裝甲車輛,戰力貧弱。而實際上隆美爾在3月將德軍精銳的第9軍團352步兵師全部調往諾曼底,而352師的一個主力團就駐守在奧馬哈灘頭,可惜直到登陸部隊出發後盟軍情報機關才找到352師的下落。  登陸當天天氣狀況極端惡劣,盟軍在登陸前就因風浪過大損失了10艘登陸艇和300餘名官兵。在登陸艇上的官兵多為暈船和溼冷所苦,還沒到達作戰地點就基本精疲力盡了。登陸作戰開始後也非常不順,海灘西段預備的32輛兩棲坦克中有27輛剛一下海就因風浪過大而沉沒,倖存的5輛坦克中還有兩輛很快被德軍炮火炸燬。由於潮汐影響和秩序混亂,登陸的美軍士兵很多都搞不清方向和集合點,大批士兵擠在灘頭任憑德軍炮火攻擊。整整兩個小時的時間裡美軍士兵無一能在西段衝上海灘,在東段也僅僅佔領了9米寬的一段海灘,登陸行動幾乎完全失敗。  然而美國海軍為奧馬哈海灘帶來了轉機。由於海灘登陸部隊長時間沒有任何聯絡訊息傳來,海軍指揮官意識到奧馬哈海灘上的形勢可能已極為嚴峻,於是17艘驅逐艦不顧觸雷、擱淺和被155mm海岸炮擊沉的危險前進至距海灘僅730米處,在近距離為登陸美軍提供火力支援。而美軍的遊騎兵此時也爬上了奧克角,結果發現所謂155mm海岸炮是以電線杆偽裝的。已無後顧之憂的海軍肆無忌憚地向德軍據點傾瀉炮彈,先前被堵在海灘上的美軍也在精銳部隊第1師的帶領下開始衝鋒。中午時分,登陸部隊第2梯隊提前登陸。而在空軍的指引下,美國海軍的戰鬥艦和巡洋艦也開始對岸射擊,德軍的防禦至此基本崩潰。  天黑時美軍正式登陸成功,第五軍軍部上岸並開設了指揮所。

  猶他海灘由美軍第7軍第4師負責攻佔。由於得到了非常有效的火力支援,水陸坦克也在上岸時也沒有受到大量損失,所以登陸作戰異常順利。值得一提是由於受東南方潮汐的影響,美軍登陸艇向南偏離了1,800米,沒有在預定地點上岸。這個錯誤反而給美軍帶來了意想不到的好運。在原登陸點德軍駐守有一個團的守備部隊和兩個炮兵連,而在這個“錯誤”的登陸點德軍只有一個連的兵力。第4師師長小羅斯福將軍立刻斷定此地可以登陸並設立了登陸標識。美軍06:30登陸開始,至10:00已基本壓制德軍守軍。美軍在猶他海灘陣亡197人,不到預計的10%,是所有5個海灘中損失最少的。

  

  瑟堡-奧克特維爾位於諾曼底海灘西側,地理上,距離英國本土更近,是一個優良港口。  盟軍在諾曼底登陸前便決定儘快攻下瑟堡便於盟軍補給,因為6月海風較大,灘頭簡易碼頭無法停泊貨船。於是在成功佔領諾曼底海灘之後,右翼部隊便向西再北上攻下瑟堡,為日後盟軍的補給提供有利條件。

  卡昂為西北歐重要的交通樞紐,盟軍原本計劃D日當天就要佔領,但是德軍迅速動員,阻止了盟軍朝卡昂推進,奪取卡昂的行動變成了一場艱苦的消耗戰。盟軍最終花了兩個月佔領這座城市。

  當德軍大部分軍力都在卡昂與英軍作戰時,美軍以大規模空中轟炸撕裂德軍西側戰線,衝出了諾曼底籬牆地形湧入開闊地。

  美軍完成突破之後,隨即試著與北邊的英軍會合,包圍與英軍對戰的德軍,由於德軍發動摩爾坦反攻失敗,令盟軍的作戰計劃更加順利,最終英美部隊在法萊茲會師,包圍並消滅大量的德軍,倖存德軍被迫撤退。8月25日盟軍越過塞納河並且佔領巴黎,開始了向德國邊境的快速推進,諾曼底戰役至此結束。巴黎市民在凱旋門遊行慶祝,解放巴黎後,盟軍繼續前進,最後渡過萊茵河。為了避免巨大傷亡,盟軍總司令艾森豪威爾把攻佔柏林的機會讓給了蘇軍元帥朱可夫。
諾曼底戰役發生在1944年是第二次世界大戰西方盟軍在歐洲西線戰場發起的一場大規模攻勢,為霸王行動的一部分。這場戰役在1944年6月6日展開,是迄今為止人類近代歷史上規模最大的一次海上登陸作戰,近300萬盟軍士兵橫渡英吉利海峽後在法國諾曼底地區登陸。