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９月２０日草鹿向各部队下达正式命令，各地日军往来电报频繁，积极进行各项作战准备。
美军根据多种迹象，准确判断出日军即将组织大规模撤退行动，９月２２日梅里尔海军少将率领２艘巡洋舰和３艘驱逐舰前往新乔治亚海峡，执行巡航任务，以截击日军船只。２５日“哥伦比亚”号巡洋舰遭到日军潜艇的攻击，虽没有损伤，但美军感受到了日军潜艇
的威胁，威尔金森不愿让巡洋舰在敌方潜艇出没海域活动，以免遭受不必要的损失，便将编队召回。
但美军仍未放弃巡航任务，９月２７日吉兰海军上校指挥５艘驱逐舰进入新乔治亚海峡，继续执行巡航。
日军撤退各舰船在２７日前就已开始在拉包尔和宋北角集结，为了不被美军发现，日军特意将部队上船点选择在科隆班加拉岛北部、东部和西部的几处偏僻的小港湾。
９月２７日１９时，日军种子岛部队从宋北角起航，驶抵科隆班加拉岛以北海域时，正好遇上了吉兰编队，美舰立即开火，击沉４艘登陆艇，其余船只乘着夜色摆脱美舰的攻击，于拂晓时分抵达科隆班加拉岛北天角附近的几处偏僻港湾。
９月２８日拂晓日军袭击部队从拉包尔出发，经过一天的航行于深夜时分到达科隆班加拉岛附近海域，伊集院命令４艘担负运输的驱逐舰驶入北天角接运部队，其余驱逐舰则在附近展开警戒，种子岛部队的小艇则从偏僻的小港湾中将１９５０名官兵转运到驱逐舰。２９日凌晨，４艘驱逐舰接上撤退人员，驶离北天角与警戒驱逐舰会合，一起返航，于２９日１４时回到拉包尔。而种子岛部队的小艇完成转运任务后便再隐蔽在偏僻的小港湾里，直到当天天黑后，１１艘登陆艇满载着１１００名官兵在数艘鱼雷艇和驱逐艇的掩护下，驶离科隆班加拉岛，一路上上没有遇到美军，顺利地于３０日５时回到宋北角。
２９日，美军沃克海军上校指挥４艘驱逐舰接替吉兰编队，在新乔治亚海峡巡航。
种子岛部队另外４艘登陆艇由于机械故障，没能与大队同时返航，直到３０日黄昏才搭载着３２５名官兵返航。途中与美军沃克编队遭遇，日军登陆艇被击沉、击伤各１艘，受伤的登陆艇虽有人员伤亡，但并无大碍仍可与另２艘一起航行，于１０月１日回到宋北角。
日军首次撤退相当成功，共有３３７５人登船，其中３２００多人顺利撤回。日军深受鼓舞，决定乘热打铁，立即再组织第二次撤退。为了掩护撤退，伊集院于１０月１日３时派出４艘驱逐舰前往韦拉拉韦拉岛东北海域，以吸引美军驱逐舰编队。
美军根据这几天日军的行动，派出柯克海军上校和拉逊海军中校各率领３艘驱逐舰于１０月１日进入新乔治亚海峡。
１０月１日晚，日军种子岛部队９艘登陆艇、８艘鱼雷艇从宋北角出航，尽管途中遇上了美军驱逐舰，但损伤轻微，于２日时抵达科隆班加拉岛。
伊集院率领袭击部队其余的９艘驱逐舰于１０月２日５时从拉包尔起航，午夜后抵达科隆班加拉岛，４艘担负运输的驱逐舰驶入北天角，迅速从种子岛部队的小艇上接上１４５０名官兵返航，３日零时许，与美军驱逐舰遭遇，双方随即展开战斗，互相以鱼雷和舰炮攻击，日军“五月雨”号驱逐舰被击伤。此时担负警戒的５艘驱逐舰由于距离较远，难以识别敌我，无法加入战斗，直到战斗结束后才与运输驱逐舰会合，中午时分回到拉包尔。
种子岛部队完成向驱逐舰的转运任务后，搭载着６７０名官兵返航。也与美军驱逐舰遭遇，其中５艘击沉，其余小艇于３日早晨回到宋北角。
日军第十七军海战部队的小艇也从科隆班加拉岛撤出七千名官兵，而且基本未遭损失。
１０月３日后，日军集中种子岛和第十七军海战部队的小艇将撤至宋北角的八千多官兵，分批撤往布因，至１３日“塞号作战”全部结束。
日军“塞号作战”非常成功，科隆班加拉岛上的１．２万守军有１．１万人安全撤回，损失的船只也不过沉６艘登陆艇，伤驱逐舰和登陆艇各１艘。
美军出动多艘驱逐舰，才消灭日军千余人，仅占日军撤退总数的８％。美军此次截击失利的主要原因一是侦察不力，没能及时察明日军撤退航线；二是使用兵力兵器不当，美军主要使用驱逐舰，攻击日军的小型舟艇，用１２７毫米主炮射击的话，难以击中灵活的小艇，而用４０毫米副炮射击，又由于４０毫米炮没有穿甲弹，只有瞬发引信的弹，即使击中日军小艇，也至多杀伤一些艇上人员，难以将其击沉。美军在该海域不仅部署有鱼雷艇部队，还有水上飞机部队，完全可以使用水上飞机进行侦察和引导，以鱼雷艇为主，驱逐舰为辅实施拦截，则可收到更好的效果。美军之所以没有组织多兵种协同，是因为此前美军多兵种夜战，曾发生过误击。所谓“一朝被蛇咬，十年怕井绳”，因为担心误击而不组织多兵种协同作战，颇有些因噎废食。反观日军，水上飞机使用照明弹和发光浮标将接近的美舰标示出来，使己方的舰船得以避开，多兵种协同取得了较好的效果。
日军自从瓜岛、基斯卡岛，直到此次的科隆班加拉岛，似乎成为撤退组织与实施的“专业户”，撤退的技巧和战术相当纯熟，一次次从美军的眼皮底下撤出。但日军依靠接二连三成功的撤退是无法扭转太平洋上日趋不利的战局，因为战争不是靠撤退来取得的。
“塞号作战”结束后，韦拉拉韦拉岛上的日军也就没有必要再坚持下去了，其实早在９月１４日，美军就已攻占了霍拉纽兵站，岛上日军已撤至岛西北的马尔夸纳港湾，这些部队既有兵站的海军陆战队守备部队和后来增援上岛的陆军，还有从沉没军舰上幸存的陆海军，总数约６００人，编制混乱，后来鹤屋陆军大尉主动挺身而出，将这支杂牌军组织起来，并与拉包尔的日军指挥部取得了无线电联系，可以得到有关的指示和少量补给。
９月２８日后，日军集中力量实施“塞号作战”，对韦拉拉韦拉岛的鹤屋部队，只能派出水上飞机在夜间进行空投补给，补给物资数量很少，无法保障部队作战所需。
１０月３日，“塞号作战”基本结束，日军第八舰队司令鲛岛少将便决定尽快撤出韦拉拉韦拉岛上的日军。鲛岛非常重视此次撤退行动，投入舰艇兵力分为三部分，一是伊集院少将指挥的袭击部队，共６艘驱逐舰，负责掩护运输船只，迎击可能拦截的美舰；二是金冈国三海军大佐指挥的运输部队，共３艘驱逐舰、６艘登陆艇和３０艘折叠式冲锋舟，负责运载撤退官兵；三是片山海军少佐指挥的收容部队，由５艘猎潜艇、１艘登陆艇和５艘舰载驱逐艇组成，负责将撤退官兵从岛上转运至运输部队的驱逐舰上。鲛岛还派出第二十六航空队和第九三八航空队的战斗机进行空中掩护。
１０月６日拂晓，日军运输部队从拉包尔起航，行至布喀岛以北便转向东南；稍后袭击部队也从拉包尔出航，沿相同航线航行。当天下午两支编队在布干维尔岛以北海域会合，一起向韦拉拉韦拉岛航行，随即被美军侦察机发现。
接到侦察机的报告，威尔金森大吃一惊，他没有想到日军刚结束科隆班加拉岛撤退行动后会立即又组织新的行动，此时他的手中只有６艘驱逐舰可供调遣，其中３艘是刚从新乔治亚岛返回希瓦泽尔岛，由沃克上校指挥的；另３艘是由拉逊中校指挥的，当时正在新乔治亚岛附近海域掩护运输船队。威尔金森命令沃克分队火速出航，横穿新乔治亚海峡前往韦拉拉韦拉岛；拉逊分队则立即北上，经加囊加岛与沃克分队会合，共同截击日军编队。
１８时，日军为迷惑美军，伊集院将袭击部队兵分两路，“时雨”号和“五月雨”号驱逐舰掩护运输部队直驶韦拉拉韦拉岛，其余４艘驱逐舰则向布因驶去。
黄昏时分，日军收容部队从布因出发，直驶韦拉拉韦拉岛。
１８时４０分，运输部队发现约３０架美机飞来，立即掉头驶入附近的暴雨区隐蔽，远远看到美机向布因飞去，才恢复原航线。
１９时许，日军侦察机发现已经行至韦拉拉韦拉岛东北的沃克分队，但侦察机将美军兵力误报为１艘巡洋舰和４艘驱逐舰，伊集院认为既然韦拉拉韦拉海域出现美军巡洋舰与驱逐舰的混合编队，撤退行动已无可能，便命令运输部队迅速向肖特兰岛返航，而“时雨”号和“五月雨”号驱逐舰则迅速归建，与袭击部队主力会合。美军驱逐舰通过雷达发现两群目标，这正是“时雨”号和“五月雨”号驱逐舰和袭击部队主力会合之前，不久这两群目标突然转向后撤，沃克认为这是日军因前一时期军舰损失较多而为了保存有生力量竭力避战，便不等拉逊分队到来，就下令航速增至３３节前去追击，同时用报话机与拉逊联系，此时拉逊分队距离尚远，还在报话机有效范围之外，所以没有回应。
随着双方距离不断缩小，日军了望也用肉眼发现了美军，但伊集院担心这是日军从布因驶来的收容部队，为了辨清敌我，伊集院下令主队４艘驱逐舰转向西行，“时雨”号和“五月雨”号则在主队右后方航行，如果这支编队不进入马尔夸纳港湾，继续西行就可以肯定是美军了！
正如伊集院所分析的，沃克一路追来，让日军顿时分清了敌我，２２时５０分伊集院指挥主队左转，准备迎战。由于日舰转向双方距离不断缩小，２２时５５分，美舰在６３００米距离上首先开始攻击，发射１４条鱼雷，随后以１２７毫米猛烈开火。而日舰转向后形成方队队形，“夕云”号位于最左翼，距离美舰最近，遭到的攻击也最为集中