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F-4J是作為F-4B的後繼機研製的艦載防空戰鬥機。 3架原型機都是用F-4B改裝的，第1架原型機於1965年6月4日首飛，批產型飛機於1966年5月27日首飛。 1966年10月1日開始交付，同年12月27日VF101中隊開始改裝成F-4J戰鬥機。 1969年根據美國海軍的加強“響尾蛇”導彈截獲能力（SEAM）計劃，加裝了目視目標截獲系統（VTAS），後來又加裝了AN/AYK-14計算機。總共生產了522架F-4J戰鬥機，其中有248架後來改裝成F-4S戰鬥機，15架賣給了英國，剩下的飛機被改裝成DF-4J和EF-4J。裝J79-GE-10發動機，單台加力推力79.6千牛（8100公斤）。採用可向下偏轉16.5°的副翼和前緣開縫的平尾，從而降低進場速度，改善著艦性能。改用AN/AWG-10脈衝多普勒火控系統、AN/AJB-7轟炸系統、30千伏安發電機。 1966年5月試飛，共生產了522架，1972年停產。
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