1945 年 8 月 6 日和 8 月 9 日，美軍分別在廣島和長崎投下原子彈。但早在美軍正式投下核彈之前，已經多次在日本境內進行過多次「投彈實驗」。原因正是美軍必須要事前演練像「胖子」這種尺寸的大型鈽彈，投下時的彈道軌跡，並訓練第 509 混合飛行大隊（509th Composite Group）飛行員從天寧島起飛，開往指定地點投放核彈，完成指定任務。
這款「模擬原爆」俗稱「南瓜爆彈」（パンプキン爆弾），因為外型很像南瓜。「南瓜爆彈」的外型和尺寸幾乎和美軍用在長崎的「胖子」相同，直徑 1.5 公尺、長 3.3 公尺、重量約為 4.5 公噸，差別只在裡面只有裝填一般的火藥（重量來源半數來自 TNT 炸藥，另外一半則為鐵），並非核彈。美軍從 1945 年 7 月 20 日到 8 月 14 日，為期約 3 週多的時間，分別在日本 18 個都府縣投下共計 49 枚的南瓜爆彈，造成約 400 人喪命。
從天而降的黑色澡盆
1945 年 7 月 26 日，當時在新潟縣柏崎市日吉國民小學就讀小四的阿部美津子一如往常到學校上課，早上 8 點半剛離開操場準備回教室時，就聽到像是打掃時間搬桌椅的巨大聲響，往窗外一看正好目擊「南瓜爆彈」墜落的瞬間：「那時候好像有個黑色的澡盆從天而降，不知道那是失火還是亮光，澡盆出現紅色、藍綠色、黃色的顏色。」
在這場爆炸之後，學校老師要同學們立刻回家，阿部美津子回到家才發現，原來爆炸地點距離家裡只有 100 多公尺，老家是兩層樓木造建築被炸到只剩下屋頂和柱子。當時在田裡工作的媽媽和伯母都受了傷，媽媽傷勢較重，幾個小時後就因為出血過多而死。
當天墜落在新潟縣柏崎市的「模擬原爆／南瓜爆彈」，一共造成 2 人死亡、2 人重傷和 4 人輕傷。而且按照原定計劃，美軍這顆「模擬原爆／南瓜爆彈」的目標是長岡市的工廠，但因為天氣不佳找不到目標，才改投柏崎市。
上個廁所卻天人永隔
另一方面，新潟縣長岡市並沒有完全躲過一劫。1945 年 7 月 20 日上午 8 點過後，美軍就曾在長岡市左近町的農田投下一顆「模擬原爆／南瓜爆彈」。當年年僅 3 歲的橫山修次在廁所裡上廁所，「模擬原爆／南瓜爆彈」的威力連在廁所裡的他都被碎片刺中肚子，但在廁所外守著他的阿嬤當場死亡。
「模擬原爆／南瓜爆彈」造成當地農田出現直徑 18 公尺、深 5 公尺的大洞，至少造成另外 3 名在田裡挖芋的農夫當場死亡，5 人受傷，還有最終連遺體都沒能找到的罹難者。
橫山修次因為「模擬原爆／南瓜爆彈」受了傷，被送往市區的醫院，沒想到 12 天後換長岡市區陷入火海——美軍的 B-29 轟炸機在 8 月 1 日夜晚一口氣施放了 16 萬枚以上的燃燒彈，8 成市區都燒毀，至少 1,484 人罹難。而這也是現在每年 8/2 及 8/3 舉辦的長岡花火大會的起源——紀念這場長岡空襲的罹難者，感謝為復興努力的前人，並祈求世界永久和平。
近期才開始追尋南瓜爆彈遺跡
雖然「模擬原爆／南瓜爆彈」最初的目的是作為日後投放核彈的準備，但實際上效果和一般的空襲沒有兩樣，再加上美軍實際投放完「胖子」之後，也有將「模擬原爆／南瓜爆彈」作為一般炸藥，持續在日本境內展開空襲。所以過去難以區分是一般的空襲還是「模擬原爆／南瓜爆彈」，直到近年才有民眾開始追尋「模擬原爆／南瓜爆彈」的降落地點。
目前從第 509 混合飛行大隊的任務一覽表可以確定，美軍在日本投下 49 枚「模擬原爆／南瓜爆彈」，但還有 3 枚還沒找到確切的投放地點，只知道分別落在位在神戶、德島和福島。
「廣島和長崎遇上壯烈的原爆被害的起點，是在北茨城市這裡。」現在在茨城縣北茨城市磯原町，有一塊「模擬原爆／南瓜爆彈」的紀念碑，因為當地是美軍在 1945 年 7 月 20 日首次進行「模擬原爆／南瓜爆彈」試驗的地點。當時爆炸威力之大，戰後 80 年當地人都還會稱那裡是「爆彈山」，就能知道當時這起爆炸對當地人來說有多印象深刻。不過現在在當地，已經因為大量鋪設太陽能光電板，而看不到「模擬原爆／南瓜爆彈」落下地點的遺跡。
表：1945年美軍「模擬原爆／南瓜爆彈」投下試驗行動
註一：編號 5 的行動最終投擲於海上，所以投放在日本境內的總次數仍為 49 次
註二：同一天若在同一地附近有 2 起以上的投擲試驗，死傷人數是綜合計算，故以（）標示
| 編號 | 日期 | 攻擊目標 | 死者人數 | 傷者人數 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1945/7/20 | 茨城縣北茨城市大津市區 | ? | ? |
| 2 | 1945/7/20 | 東京市區 | 1 | 62 |
| 3 | 1945/7/20 | 福島縣磐城市平 | ? | ? |
| 4 | 1945/7/20 | 福島縣福島市輕工業工廠 | 1 | 2 |
| 5（海中投下） | 1945/7/20 | 福島縣 | / | / |
| 6 | 1945/7/20 | 新潟縣長岡市津上安宅製作所 | 4 | 5 |
| 7 | 1945/7/20 | 福島縣磐城市平市區 | ? | ? |
| 8 | 1945/7/20 | 富山縣富山市不二越東岩瀨工廠 | (47) | (>40) |
| 9 | 1945/7/20 | 富山縣富山市日滿鋁 | (47) | (>40) |
| 10 | 1945/7/20 | 富山縣富山市日本曹達言瀨工廠 | (47) | (>40) |
| 11 | 1945/7/24 | 愛媛縣新居濱市住友化學 | 7 | 0 |
| 12 | 1945/7/24 | 愛媛縣新居濱市住友鋁 | (36) | (0) |
| 13 | 1945/7/24 | 愛媛縣新居濱市住友鋁 | (36) | (0) |
| 14 | 1945/7/24 | 兵庫縣神戶市 | (8+) | (?) |
| 15 | 1945/7/24 | 兵庫縣神戶市川崎車輛 | (8+) | (?) |
| 16 | 1945/7/24 | 兵庫縣神戶市三菱重工神戶造船所 | (8+) | (?) |
| 17 | 1945/7/24 | 兵庫縣神戶市神戶製鋼 | (8+) | (?) |
| 18 | 1945/7/24 | 三重縣四日市市重工業工廠 | 2 | 4 |
| 19 | 1945/7/24 | 大阪府堺市東洋嫘縈 | ? | ? |
| 20 | 1945/7/24 | 岐阜縣大垣市市區 | 20 | 100 |
| 21 | 1945/7/26 | 新潟縣柏崎市市區 | 2 | 6 |
| 22 | 1945/7/26 | 37.43N 139.31E | 0 | 2 |
| 23 | 1945/7/26 | 茨城縣日立市銅礦山製煉所 | 1 | 0 |
| 24 | 1945/7/26 | 福島縣磐城市平工業市區 | 3 | 53 |
| 25 | 1945/7/26 | 靜岡縣島田市區 | 49 | 150 |
| 26 | 1945/7/26 | 愛知縣名古屋市區 | 5 | >1 |
| 27 | 1945/7/26 | 靜岡縣濱松市區 | 0 | 0 |
| 28 | 1945/7/26 | 富山縣富山市區 | 16 | >40 |
| 29 | 1945/7/26 | 大阪府大阪市區 | 10 | 85 |
| 30 | 1945/7/26 | 靜岡縣燒津市鐵道操車場 | ? | ? |
| 31 | 1945/7/29 | 山口縣宇部市宇部窒素肥料會社 | (17) | (>6) |
| 32 | 1945/7/29 | 山口縣宇部市宇部曹達工業 | (17) | (>6) |
| 33 | 1945/7/29 | 山口縣宇部市日本發動機油 | (17) | (>6) |
| 34 | 1945/7/29 | 福島縣郡山市輕工業工廠 | (49) | (224) |
| 35 | 1945/7/29 | 東京都下中島飛行機武藏野製作所 | 3 | 8 |
| 36 | 1945/7/29 | 福島縣郡山市操車場 | (49) | (224) |
| 37 | 1945/7/29 | 和歌山縣石油精製工廠 | ? | ? |
| 38 | 1945/7/29 | 京都府舞鶴市海軍基地 | 97 | >100 |
| 39 | 1945/7/29 | 愛媛縣宇和島市組立工廠 | 18 | 0 |
| 1945/8/6 | 廣島原爆 | |||
| 40 | 1945/8/8 | 福井縣敦賀市化學工廠 | 33 | 0 |
| 41 | 1945/8/8 | 德島縣德島市區 | ? | ? |
| 42 | 1945/8/8 | 三重縣四日市市重工業工廠 | (2) | (56) |
| 43 | 1945/8/8 | 三重縣四日市市内部川精油所 | (2) | (56) |
| 1945/8/9 | 長崎原爆 | |||
| 44 | 1945/8/14 | 愛知縣春日井市名古屋工廠鳥居松製造所 | (7) | (2) |
| 45 | 1945/8/14 | 愛知縣春日井市名古屋工廠鳥居松製造所 | (7) | (2) |
| 46 | 1945/8/14 | 愛知縣春日井市名古屋工廠鳥居松製造所 | (7) | (2) |
| 47 | 1945/8/14 | 愛知縣春日井市名古屋工廠鳥居松製造所 | (7) | (2) |
| 48 | 1945/8/14 | 愛知縣豐田市豐田自動車工廠 | (1) | 0 |
| 49 | 1945/8/14 | 愛知縣豐田市豐田自動車工廠 | (1) | 0 |
| 50 | 1945/8/14 | 愛知縣豐田市豐田自動車工廠 | (1) | 0 |