、绘图、计算。
最初的构想，源于李瑾超越时代的见识，但落实到具体制造，却面临着这个时代材料、工艺、理论的极限。
核心难点有三：炮管。需要能承受火药剧烈爆燃产生的高温高压，且内壁光滑笔直，以赋予弹丸稳定初速与精度。
最初尝试用精铁卷制焊接，但屡屡在试射时炸裂。后改为以
“官营精钢坊”最新冶炼出的高碳钢，采用
“泥范铸造、反复锻打、内壁镗削”的复合工艺。仅
“镗削”内壁使其光滑如镜、口径一致这一项，就耗费了两位镗铣大师近两个月时间，发明了数种新的夹具与刀具。
火药。李瑾提供的
“硝、硫、炭”最佳比例只是基础。要推动沉重的弹丸，需要更高燃速、更大推力的颗粒化火药。
匠师们通过反复试验，掌握了水筛法制造颗粒火药的技巧，并确定了最适合
“神机炮”发射的颗粒大小与密度。同时，引信的可靠性也是难题，最终采用了浸渍了特定配比火药的麻线，外包防水油纸，基本保证了发火率。
弹丸与装填。早期使用不规则的石弹，射程与精度惨不忍睹。李瑾力主铸造球形铁弹，并要求严格控制重量与直径误差。
这又催生了标准模具与新的小型化铁水浇铸工艺。装填程序也极为关键，从清理炮膛、装入定量火药、捣实、放入弹丸、再以软木塞固定，每一步都有严格到刻板的操作流程，稍有差池便可能导致膛压不均甚至炸膛。
试验伴随着巨大的风险与高昂的代价。短短半年，有记录的炸膛事故就发生了九起，最严重的一次，一门重达八百斤的试制炮在第五次试射时突然从尾部炸裂，崩飞的碎片将三丈外的护盾击穿，两名负责记录的文吏当场身亡，一名靠近观察的匠师被震聋了耳朵。
整个
“甲字禁区”一度被悲观与恐惧笼罩。李瑾亲自为死者主持了隆重的葬礼，给予了其家属超规格的抚
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