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东北军前身为奉系军阀张作霖所统率的军队，因为总部在奉天（沈阳），被称为“奉军“”。辛亥革命之后由东北地区的保安部队和新军组成。
东北军最辉煌的是张作霖时代，二进山海关打进北京，那是二十年代。奉系在二十年代有两次辉煌，1920年奉系联合直系击败皖系，势力扩张到山海关以内。1924年爆发第二次直奉战争，直系惨败，奉军控制了北方大部分地区，势力直逼上海，1926年春，张作霖入主北京。
到1928年，奉军被蒋介石、李宗仁、冯玉祥、阎锡山的联军打败，退回了东北。
1928年底，东北易帜之后，张学良的奉军被中央政府改编为国民革命军东北边防军，简称“东北军”，编成步兵25个旅、骑兵6个旅、炮兵10个团，拥有兵力约30万。到918事变之前，东北军又扩张到40多万人。1931年，东北军边防军有步兵旅29个，骑兵旅8个，炮兵旅3个。另有独立的空军、海军与屯垦军，总共约28万人。此外，省防军、民团等非正规武装18万人，东北军总数约为46万人。
东北军是当时中国唯一海、陆、空编制齐备的军队。东北军装备了中国的第一支装甲部队，由法国36辆法国雷诺FT-17型轻型坦克，英国产NC27和美国产M1917等各型坦克300余辆，以及24辆装甲运兵车组成。此外还拥有一支非常强大的铁甲列车部队。东北军拥有全国最强大的空军，各类飞机400多架飞机，比全国其他地方加起来都多。
东北军还拥有中国最强大的海军舰队，拥有海圻、海琛、镇海、威海、同安、永翔、楚豫、江利、定海等现代化战舰及大小舰只21艘，3.22万吨，舰队官兵3400人，其中排水量5000吨的海圻号主力舰为当时中国最大的巡洋舰，甚至拥有可载水上飞机2架的镇海号水上飞机母舰。
1926年，中国就有着一艘被定义为“飞机母舰”的舰艇，虽然该舰只是一艘由商船改装而来，舰载机也不过是区区两架水上飞机。但意义重大，因为这距离世界第一艘水机母舰诞生只有12年，1914年日本开始探索航母和舰载机作战，这一年日本将一艘5800吨的货船改装成水上飞机母舰若宫号，可以装载4架水上飞机，用吊车吊放，水上起降。随后若宫号参加了对德国占领的青岛胶州湾的作战，使用舰载机进行侦察、投弹，以及通信和指挥工作，这是人类战争历史上第一次受到来到海上的空袭。
镇海舰是中国最早的水上飞机母舰，排水量2700吨，航速11节，主要武器为2门120毫米主炮和4门75毫米副炮。可搭载2架水上飞机。1924年张作霖向法国订购了8架施来克FBA-19型水上飞机，这种全长12.87米，翼展8.94米，时速180公里，曾打破过水上飞机的飞行高度世界记录。
东北军沈阳兵工厂，耗资达5亿元，是亚洲最大的兵工厂，也是当时中国最先进和规模最大的兵工企业，军火产量全国第一。工厂厂区长达2.5公里，宽约1.3公里，职工最多时达36000人。兵工厂设有无烟药、制枪、制炮、炮弹等各种制造厂，还有热电厂、炼钢厂、机器厂等各类附属厂矿企业。此外，还单独组建了以研究生产迫击炮为主的奉天迫击炮厂。厂内各种机械设备、精密仪器一应俱全，仅机床就达到了万台，有的设备连日本人都眼红。兵工厂还设有完备的兵工培训学校，和“科学研究会”，还派人出国深造，生产学习研发一条龙。当时东北可年产大炮150门，炮弹20余万发。步枪6万余支，枪弹1.8亿发，轻重机枪1000挺以上。下属的迫击炮厂，每月可制造迫击炮80门，炮弹4万发。东三省兵工厂的生产能力、综合实力居全国领先地位，不仅全国第一，就是日本人也为之侧目，日本人称东三省兵工厂为“东方第一”。（作者署名：科罗廖夫）
沈阳兵工厂原址。
105毫米加农炮
民13式75毫米野炮
240毫米榴弹巨炮试制车间
是世界上第一款真正的实用冲锋枪
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