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Dès 1965 Ford trouve que le chef d'oeuvre de Lee Iaccoca pourrait avoir un peu plus de nerf. Il sollicite donc Caroll Shelby dont les Cobra motorisées par Ford trustent les victoires.
Shelby, dès l'origine, prévoit deux développements: une "R" (Racing), et une "S" (Street) un peu plus sage pour une utilisation quotidienne. Ainsi naquirent les redoutables GT 350. Un des moteurs de la Mustang est conservé: le V8 "Hipo" de 4735 cc.
L'admission est améliorée, l'arbre à cames remplacé, les échappements sont latéraux et la voiture est allégée: les vitres (sauf le pare-brise) sont en Plexiglas, le capot est en fibres de verre, la banquette arrière disparaît au profit de la roue de secours, etc...
La boîte de vitesse est une Borg Warner manuelle à 4 rapports courts. Un différentiel autobloquant Detroit Locker fait son apparition ainsi qu'un compte-tours et un manomètre de pression d'huile. Gavée par un quadruple corps Holley, la machine annonce 306 ch au lieu des 200 d'origine !
La GT 350 R, par rapport à la 350 S, voit ses freins et ses suspensions améliorés. Un compresseur Paxton permet, en option (rare), de friser les 400 ch. Les GT 350 de 1965 sont toutes blanches, avec, en option, 2 bandes bleues (sauf une avec des bandes vertes pour une écurie canadienne). Elles sont construites au nombre de 36, dont 2 prototypes. Les Shelby n'ont pas l'écusson "289" sur les ailes avant comme les autres Mustang.
En 66, Ford souhaite une voiture un peu plus civilisée. Shelby s'exécute, remet le siège arrière à sa place; l'autobloquant est une option comme la climatisation, la radio, une boîte automatique, la direction assistée et quelques autre accessoires de confort. La mécanique est conservée mais la palette des couleurs s'enrichit.
En 66 encore, le loueur Hertz commande 1001 GT 350, pour la plupart noires à bandes or; Ce seront les GT 350-H.
En 68, la production est faite directement par les usines Ford. Un nouveau V8 apparaît c'est un 302 ci de 250 ch. Le cabriolet aussi fait son apparition. En 69, la voiture s'alourdit avec un 351 ci de 290 ch. En fin de vie, les versions 1970 ne seront que des 1969 à peine restylées.
