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到了36000吨，新安装的80000马力汽轮机使这艘腿脚不利索的巨舰也达到了25。3节的航速。当然为了使航速提高，光改良主机是不够的，“伊势”的舰艉被延长了8米，显得几分苗条了的体形更利于航速的提高，同时被延长的部分也被安装了一部弹射机，用于3架水上侦察机的运用。原来问题严重的部分副炮也被拆除，留下的也进行了提高仰角的改装。除此以外，还全面提高了原来单薄的防空火力。“伊势”就在这个状态下步入了太平洋战争的战场。
太平洋战争爆发时，“伊势”、“日向”两姐妹及其两个堂姐妹“扶桑”、“山城” 号同属第一舰队的第二战队，该战队拥有48门14英寸主炮，在联合舰队中，第一舰队是舰队决战的核心，其中第一战队由联合舰队旗舰“长门”及其姊妹舰“陆奥”所组成，第二战队便成了当时的主攻手。由这样的编制可以看出日本海军对这48门巨炮抱有何等的期待。
中途岛海战后，为了弥补航空母舰的不足，伊势号于1942年12月被改装为航空战舰。在舰尾部增设了航空甲板和飞机库。为了保留其作为战列舰的机能，至少需要6门主炮，因此最初计划保留其1…3号炮塔，但是以后在设计过程中发现，即使保留3号炮塔，其空间也不会有什么使用价值，相反还会给设计工作带来麻烦。因此，最后决定仅仅拆除最后两座炮塔而设置飞行甲板。起飞用弹射器设置于后部桅楼前部的两舷，其上部与飞行甲板同高。由于这要比一般军舰的弹射器高出许多，因此4号炮塔如果要进行低仰角射击将会受到限制，炮战时，必须将弹射器转向斜后方。
飞行甲板长70米，前部宽29米，后部宽13米，甲板上设有移动飞机用的3条轨道和12个转向盘，为了不至于影响甲板上的作业和交通，所有轨道和转向盘保持与甲板同高。舰载机计划使用高速远航程的十三式舰上轰炸机，也就是彗星式俯冲轰炸机，为了适应本舰的搭载以及能运用于弹射器，专门将原型的起落架作了改进，定型为彗星22型（D4Y1改）。而实际采用过的是改装金星62型（1560hp）空冷引擎的慧星33型（D4Y3）。当然一旦起飞，飞机不可能在伊势这样窄小的甲板上降落，只得利用其他航空母舰或者陆上基地。
平时在弹射机上有两架飞机待命，飞行甲板上再通过系留装置停驻11架飞机，这13架全部起飞以后，再从机库里用搬运车将飞机运到升降机提上甲板，被提上甲板的飞机首先被送到艉部，再由后方的转向盘运到两舷的轨道，通过中央轨道的飞机可以通过前部的转向盘移动到Y字型的分歧轨道，最后分运到两舷的弹射器。这种弹射器每隔30秒就能射出一架飞机。为了将飞机运上军舰，在左舷后部设置了一台4吨起重机。
机库长40米，前部宽20米，后部宽11米，高6米。为了使机库工程简易化，机库侧壁不施装甲而使用普通造船钢板，采用全焊接来建成。机库内设有轨道，前部两舷可以各容纳飞机4架，后部的中央再1架，共计可以容纳9架飞机。作为防火对策，库内采用了和航空母舰相同的泡沫和二氧化碳灭火装置，所有的通风管被集中于一处，被导向两舷排放，管道被设计成即使在机库内中弹，气化的燃料也不至于流向机库下部的生活区、发电区等其他部门而造成损害蔓延的结构。管道的排放部设有阀门，必要时可以关闭。同时，还吸取了中途岛的教训，规定不得在库内为舰载机装载炸弹和加油，燃料和弹药必须在甲板进行补给。航空武器库设在原来的五号主炮塔用的弹药库，一般搭载全机3次出击所必要的500公斤普通炸弹44个，250公斤普通炸弹22个等武装，这些武器通过扬弹筒穿过机库运到飞行甲板，扬弹筒使用高张力钢，具有一定的防火防弹片功效。这个扬弹筒还通到航空武器库以下的25毫米机关炮弹库、弹射器用火药库等，兼用于这些物品的搬运。原来六号主炮塔用的弹药库被改为航空燃料库，可以装载供全机三次出击所必要的轻油76吨，容量是111立方米。油库的周围设有防御用的夹层，还拥有燃料补给的泵室和管制室。由于空间有限，本舰无法使用一般航空母舰采用的电动升降机，而只能使用比较小型的水压升降机，升降机长12。1米，前部宽12。1米，后部宽6。6米，呈倒凸字型，在机库里搭载上飞机运到甲板仅需要20秒钟。
除了航空设备，这次改装的又一个目标是防空火力的增强。改装时首先拆除了所有的副炮，并将127毫米高射炮倍增至8座16门，在原来的后部副炮弹药库的位置上设置高炮弹药库及其扬弹筒，以前的副炮指挥所也被改为高炮指挥所。25毫米双联机炮也被改为新型的同口径三联炮，而且数量也猛增至19座57门，原来的前、中部副炮弹药库以及5号主炮弹药库的一部分被用来作为25毫米机炮的炮弹库。原来的5、6号主炮塔开口部，被覆盖上了150毫米以及25毫米的两重防护钢板，副炮的炮廓装甲板被撤去，换之以18毫米的钢板。
其他主要改装点是，以水泥强化了*舵室的防御，并新设了位于后部中甲板，配置有柴油机驱动的油压泵和人力油压泵的预备舵机室，以及位于原来五号炮塔位置后部*舵室。还利用原定装备在大和级四号舰的150000千卡涡轮冷却机一台，作为后部居住区的冷气供应。
在上一次大改装时，由于增加了填满水密钢管防鱼雷隔舱而吃水变深，为了让干舷部的装甲带浮出更多，当时采用了减少燃油的方法。由于减少了两座炮塔，这个问题也相对缓和。为了增加燃料以及调整吃水，在原来第五、第六号炮塔弹药库下面增加了新的燃料舱，使其航程延长至9449海里（16节航速下）。在机库前部包括后桅楼底层，安装了机械室通风筒、居住舱、飞行科和整备科的仓库，最后在主桅楼顶端，正式装备了战列舰最初的对空警戒雷达。
改装后的伊势号作为诱饵舰参加了1944年的莱特湾海战并侥幸生还，随后还参加了日军在南太平洋的一些小型作战活动。1945年2月19日，伊势回到日本吴港，此后因缺乏燃油一直停泊在港内作为防空平台。1945年7月28日被美国飞机炸沉在吴港内。战后于1947年7月打捞出水，随后在播磨造船厂被拆除完毕。
性能数据：
排水量 36，650吨（设计）/39，680吨（改装后）
长度 712。3英尺
动力 81，000马力
载机 3架浮筒式水上飞机（改装后可搭载架固定翼飞机）
航速 25。6节
主炮 六座双联装14英寸（356mm）（改装后后部的四座被拆除）
副炮 5英寸（127mm）8座
高炮 3英寸（76mm）4座，25mm104座（改装后）
鱼雷 2座533mm水下发射筒
舰员 标准1360人（战时1476人）
【日向号 Hyuga】
日向号是伊势级的第二艘，于1918年4月30日完工，随后和姐妹舰伊势号一同被编入日本海军第一舰队。1934年至1937年，日向号进行了一次大改装，更换了动力装置并加强了对空防御。
1942年5月5日，在伊予滩附近海面进行炮击训练时，“日向”号的第五号炮塔右炮管内发生了大爆炸！说起“日向”，炮塔爆炸可不是第一次了，早在1919年10月24日，竣工刚满一年多，其三号炮塔就发生了爆炸；接下来在1924年9月23日轮到了四号炮塔，但是哪一次也没法和这次的五号炮塔事故相比，这次爆炸将五号炮塔的顶盖炸飞，酿成了51人死亡，11人受伤的惨祸。据以后的调查结果，事故原因在于发射步骤出错而引发了弹头爆炸。但是如果重新安装炮塔势必赶不上中途岛战役，结果只能匆匆拆下炮塔，在开口处盖上钢板，上面加装新型25毫米三联机关炮而草草上阵。在这次应急改装中，“日向”号还试验安装了22号对海警戒雷达，这是继“伊势”号在试验安装21号对空警戒雷达以后，安装雷达的第二艘日本舰艇。当时有这份幸运的日本舰艇只有这姐妹俩。
1943年5月到11月，“日向”号在佐世保工厂进行了最大一次改装，拆除了后两座炮塔，增设飞行甲板和飞机库。改装完的试航中还是发现了不少的问题。一般从航空母舰上起飞的时候，军舰将会以30节左右的速度顶风疾驶，然而，日向作为航空战列舰，多少还有着几分战列舰的容貌，前有巍峨的桅楼和巨大的炮塔，平时看起�