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1958年洛克希希德公司對f-104c 進行了重新設計後，出口給義大利等一些歐洲國家和加拿大、日本等國使用。f-104g 是在f-104c 型飛機基礎上重新設計的單座全天候戰鬥轟炸機。裝備j79--11a 發動機（軍用推力 4,540 千克，加力推力 7,080 千克），加強了結構強度，增大了機翼面積，增加了機動襟翼，增加了 3 個掛架（每個機翼下增加1個，機身下增加1個）。必要時可以卸去機炮而在炮艙內裝 462升的油箱。洛克希德製造的第1架飛機於1960年6月7日首飛。1960年10月5日首飛，洛克希德公司為美國&ldo;軍援計劃&rdo;生產了 139 架。

在歐州，前西德、荷蘭、比利時和義大利 4 國進行了聯合生產：南部集團製造了 210 架，最後在前西德的施米塞米特公司組裝成整機；西部集團製造了 188 架，最後在比利時的 sabca 公司組裝成整機，第1架飛機於1961年8月3日首飛；北部集團製造了 231 架，最後在荷蘭的福克公司組裝成整機，第1架飛機於1961年11月11日首飛；義大利集團製造了 169 架，最後由費亞特公司組裝成整機，第1架飛機於1962年6月9日首飛；後來，前西德的 bb 公司於1971年～1973年又生產了 50 架，歐州總計生產了 848 架。

加拿大製造了 140 架，第1架飛機於1963年7月30日首飛。g 型飛機是f-104中生產最多的型別，總數達到了1,127 架。目前仍有相當數量的飛機在義大利、希臘、土耳其等和我國臺灣省服役。根據不同的作戰任務，它可以攜帶不同數量的武器和副油箱，採用各種作戰剖面時的作戰半徑為 370～1200 公里。

tf-104g 是 g 型的教練機，裝備有 nasarrf-15a 火力控制雷達，有實戰力。洛克希德公司總共生產了 220 架，其中 48 架是在歐州製造的部件由洛克希德公司組裝的。

在多國參加的f-104g 製造計劃中，義大利要求專門發展一種具有對空能力的先進f-104，稱為f-104s（s 為麻雀飛彈之意）。f-104s 基本上與f-104g 後期型相同，針對空戰作了增強，主要武器是安裝在翼梢的&ldo;響尾蛇&rdo;和翼下的&ldo;麻雀&rdo;飛彈，並拆除了&ldo;火神&rdo;機炮。f-104s 於1968年12月30日首飛成功。

1980年代初，義大利空軍雖已加入了歐洲戰鬥機計劃，但是新機服役遙遙無期。義大利空軍決定對f-104s 進行中期壽命改進，這項計劃稱為f-104s asa（武器系統更新）。asa 計劃僅對機載裝置進行升級，不涉及機體結構，旨在提升f-104s 的截擊/打擊能力。f-104s asa 採用了具有下視下射能力的 r21g/1 火控雷達，並可以掛載義大利自製的&ldo;阿斯派德&rdo;ia 中程空空飛彈，比&ldo;麻雀&rdo;更先進，&ldo;響尾蛇&rdo;飛彈也升級為 ai-9l，另外還可以選裝f-104s 上拆除的&ldo;火神&rdo;炮。f-104s asa 還裝有新型電子對抗裝置、敵我識別天線、飛控計算機、武器系統，作戰能力大大增強。這次意方贈送的即為f-104s asa 型。

f-104j 是日本在第 2 次防衛計劃中為其航空自衛隊選定的防空截擊機，是在 g 型基礎上研製的f-104的防空截擊型，由日本三菱公司仿製生產。最初同美國提供 3 架整機，前 29 架美國提供零部件，由三菱公司組裝，總共生產了 210 架，於19