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蚂蟥和蚯蚓相同，是雌雄同体动物，雄性先熟，行异体受精。
雄性生殖器官有4一11对球形的精巢，从第12或13节开始，按节排列。每个精巢有输精小管通到输精管。输精管纵行于身体的两侧，到第1对精巢的前方，各自膨大或盘曲成为贮精囊。再通到射精管。两侧的射精管在中部汇合到一个精管膨腔或称前列腺腔，经雄孔开口于体外。精管膨腔富有肌肉和腺细胞。在吻蛭目和咽蛭目中，它是形成和驱出精荚的器官。精荚的形状各异，但通常有两束精子，各来自一根射精管。颚蛭目的精管膨腔较为复杂，由两部分组成，一是球状的基部，它重叠着几层单细胞的前列腺；一是阴茎鞘，其肌肉壁可以翻转伸到生殖孔外成一阴茎。
卵巢通常一对，包在卵巢囊内。卵巢囊通出输卵管，两根输卵管汇合入阴道，或先合成一根总输卵管，再进入膨大的阴道，经雌孔通体外。总输卵管外面有的包着单细胞的蛋白腺或卵巢腺。阴道有的还分成阴道囊和阴道管两部分。即由总输卵管——阴道囊——阴道管——雌孔。牛蛭的结构不同，它的总输卵管和阴道管不在一条通道上，而是共同开口于一个短宽的囊腔(如棒纹牛蛭和菲牛蛭)或一条长的阴道柄(如颗
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