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狄奥多西城墙城墙本身还设有双侧结构，也就是在内墙之外的15-20米，还有矮一截的外墙防御 。这些高5.8米-厚度打2米的第一道防线，也有96座对应的防御塔楼 。由于矮于内墙，杀入这里的敌人将很快面临后方防线的连续还击 。在两道城墙之外15米，还有深10米-宽度达20米的护城河 。护城河内侧则是高1.5米的防御胸墙，可以供守军在此阻击尝试填埋河道的敌人 。

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君士坦丁堡的双层城墙与护城河结构可以说在攻城火炮成熟之前，这样的防御几乎是无懈可击的 。儘管阿瓦尔人带着公元7世纪的攻城武器，其技术却未必比得上罗马人在五百年前就已经掌握的各种技术 。一个典型的例子就是双方的机械类远射装备 。阿瓦尔人的投石机更为简便而迅速，只需要几个部件就能够组装战斗，但射程却没有优势可言 。拜占庭守军使用的弩炮技术，源自罗马帝国时代 。或许威力稍有不足，却在射程上并不吃亏 。在城墙上居高临下的射击，则效果更佳 。双方的战斗从6月开始，仅远程武器对攻阶段就长达一个多月 。阿瓦尔人砍光了城市周围的树木，并儘可能的蒐集能够发现的木料 。守军也儘可能的準备大量小型石弹和箭头还击 。

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阿瓦尔人的各种投石机由于射程相仿，对精确度的考验就显得更为重要 。罗马式弩炮在这方面无疑是有优势的 。但进攻方对抛石机的要求，仅仅是破坏城墙结构，压制守军火力 。但需要兵士用体力驱动的武器，耗费了他们不少精力 。守军的重新撞单和射击，则省力不少 。这就让人数仅仅12000人的拜占庭军队，有效的阻挡了80000阿瓦尔军队的强攻 。因为手拉式投石机根本没有摧毁君士坦丁堡城墙的能力，更不能让进攻者在安全距离内，从容操作 。进攻方还尝试用装有轮子的攻城塔去强攻城墙 。结果自然是在第一道城墙遭遇顽抗时，又被临近塔楼上射来的箭矢杀伤 。有限的攻城塔，只能为阿瓦尔大军开闢几条狭窄的进攻通道 。守军则通过各城墙与塔楼间的通道，迅速调集重兵防御，很容易就遏制了敌军势头 。君士坦丁堡的大牧首塞尔吉乌斯，也带着圣母玛利亚的画像，循环游走在各段城墙之间 。受到鼓舞的守军纷纷坚信，他们的城市正在受圣徒与天使的护佑 。

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君士坦丁堡大牧首巡游各城墙控制海洋就和所有的超级大城市一样，君士坦丁堡的百万人口规模，非常容易遭受饑荒威胁 。一旦粮食的供应出现困难，守卫者们的士气和战斗力都会大打折扣 。然而无论是波斯人还是阿瓦尔人，都无法截断君士坦丁堡的最大供给线--海洋 。

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拜占庭人的海军一直掌握着制海权君士坦丁堡自建立以来，就有着控制附近海区的重任 。这个由贸易起家的大都会，也通过地中海与黑海直接的险要位置，享受着四方运来的粮食供给 。当埃及落入波斯帝国之手，乌克兰地区的粮食就从黑海不断输入 。这条曾经维繫古希腊世界的粮食管道，此时也支撑着希腊正教世界的拚死抗争 。萨珊王朝时期的波斯军队，并没有海军部队 。他们在自己控制的波斯湾、亚丁湾和印度洋各地，鲜有海军对手 。对罗德岛的突袭，则依靠的是强征来的船只 。本不想兵临欧洲的他们，也在用完船队都就弃之不顾 。等到数万人屯兵欧洲对岸，才想到打造大量船舶救急 。但在残破的小亚细亚各地寻找木料和工匠都需要时间，加班加点的下饺子也赶不上围攻战的开始 。

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