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一种新型坦克的研制，一般来说，是在前一代坦克被列装后开始的。日本的90式坦克也不例外。在74式坦克列装后，日本便开始了90式坦克的研制。众所周知，90式坦克在1977年开始试生产，但在这之前的2～3年便已开始概念论证阶段。
对90式坦克的技术要求不十分清楚，但不外乎：火炮采用第三代坦克的标准120毫米滑膛炮；重量虽比日本以前的坦克重，但比其它国家的要轻，在50吨以下；单位功率约为22千瓦/吨，即发动机功率为1102.5千瓦；外形尺寸大于74式坦克，但坦克各部分结构更紧凑，并继承74式坦克外形低矮的特征；使用液气悬挂装置，以便调整车高、车姿。除这些要求之外，其它性能也要超过74式坦克。这些都是考虑到日本多山且平原狭窄、道路状况不够好等一些特殊因素。火炮采用120毫米火炮，比74式坦克的火炮口径要大，因为这是各国坦克的发展趋势。
从研制时机来看，90式坦克可以说搭上了研制第三代坦克的末班车，因此坦克设计思想特别注重前瞻性。这对于坦克研制通常落后于其它国家一代的日本来说，是一个很高的要求。
1976年，日本防卫厅技术研究本部提出研制方案，研制代号开始为STC(61式坦克为STA，74式坦克为STB)，后改为TK-X。1977年，进行总体方案论证，主要工作有系统研究和试制火炮、火控系统、发动机、悬挂装置、装甲等。研制中心是防卫技术研究本部第4研究所，民间的主要承包商是三菱重工业公司。三菱重工业公司一直为日本自卫队研制坦克。三菱重工业公司负责研制车体及发动机，三菱电机和富士通公司负责机电设备，日本电气公司负责火控装置，日本制钢所负责火炮的研制。
1980年制成2辆样车，车上安装日本研制的120毫米火炮，1982～1984年进行射击试验，发射日本研制的弹药。1985～1986年，又生产出第二批4辆试制样车，样车根据前两辆样车的试验结果进行了改进，车上安装了德国莱茵金属公司的120毫米滑膛炮。技术研究本部的第4研究所于1985年6月进行了各种试验，其中包括寒区行驶试验。
到1989年，全部完成了行驶试验和实弹射击试验，试射了5000发炮弹。试验的重点是列装的可行性、可靠性、耐久性、操纵性以及生产工艺性能等。按照计划，TK-X应于1988年定型，并按日本人的习惯定名为88式坦克。后来由于定型工作遇到了些小的周折，被推迟到1989年，准备称为89式。后来又决定在1990年定型，这样就定名为90式主战坦克。
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