24 年前
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春鸟鸫（千菅春香 配音）是一位十四岁的平凡少女，她即将进入著名的死神武器工匠专科学校开始崭新的高中生活，在入校第一天，小鸫就幸运的遇见了EAT的玛嘉（小见川千明 配音），玛嘉送给了小鸫一本书，就此彻底虏获了小鸫的芳心，小鸫甚至因为憧憬玛嘉，而像她一样扎起了双马尾。
多多音美美（悠木碧 配音）是小鸫的室友，个性大大咧咧，呆萌又迟钝，常常连自己的名字都忘记。阿尼娅（早见沙织 配音）是小鸫的另一位室友，样貌高贵美丽的她却对庶民的一切有着狂热的兴趣，虽然个性傲娇却有着意外可爱的一面。三个女孩在学校的精彩生活就此拉开了序幕。。李天恩（古天乐 饰）少年时代便喜欢打架，后来成为了江湖老大，他与母亲恩妈（苗可秀 饰）互相斗嘴，是他们一贯的相处方式。
陈美宝（刘若英 饰）与李天恩在警察局一见钟情，即使两人背景相差甚异，两人还是相爱了。可是当美宝告诉天恩自己已怀孕的时候，天恩犹如晴天霹雳，没有父亲的他根本不知道如何当一名父亲。应负的责任，李天恩还是逃不过的。天恩觉得自己的一生就要被妻儿困住时，女儿喜儿的出生让李天恩彻底改变了。
天恩想尽办法对女儿隐瞒自己黑帮的身份，放弃做歪门邪道的生意，为了女儿他放下身段取悦女儿。期间天恩的母亲逝世了，也由于不景气，天恩的生意一落千丈。眼看社团的几位老前辈给予天恩的压力越来越大，天恩还是无奈的接受了。
喜儿还是一天天的长大了，她也知道了父亲黑社会的身份，美宝希望天恩能就此退出江湖，可是社团却想在这时候推荐他做龙头老大，更把他欠债的事做威逼，天恩进退两难。
为了对社团有交待，能从此退出，他决定与毒贩交易，被埋伏的警方发现了。愤怒的毒贩向天恩开了一枪……。60年代末，一场政治风暴席卷了中国大地。某导弹研究所也未能幸免，根据上级命令，研究所二室要马上迁往沙漠地区。所里派往科学院学习的技术员沈巧回来，就赶上了这次搬迁。眼前的一系列问题使她迷惑不解：为什么研究项目正有所进展的二室要突然迁往任何条件不具备的沙漠场区？为什么把她调出二室而不再当室主任唐天虚的助手？为什么顾雨时忽然当上了副所长？为此她去请教所长罗仆并要求继续担任唐的助手。老所长劝她留在一室继续Σ系数的研究，不能感情用事。唐天虚带领二室的同志开进条件艰苦的沙漠场区，尽管困难重重，但他们仍坚持在荒凉的戈壁滩上扎下了根。唐天虚，把整个身心都扑在试验设计上。资料员黄金桃，除做好本职工作外，还试种了一块菜地，以便收获一些难得的青菜，为大家改善生活，她敬佩唐天虚，支持他的工作，同他在沙漠场区结了婚。由于大家的共同努力，二室的工作仍取得了较大的进展。可是心怀叵测的顾雨时，不仅不支持二室的工作，还在设备、材料的供应上故意刁难，使沙漠场区的营建施工严重受阻。在Σ系数研究上一时未取得进展的沈巧，听说二室的情况，再次要求进沙漠场区工作。上面批准了她的申请并任命她为二室主任。在赴沙漠场区途中的一个荒凉兵站里，沈巧碰上了怀着沉重身孕的黄金桃。沈巧决定随金桃一起骑骆驼赶路。由于旅途颠簸劳累，金桃在路上分娩了。这时，沙漠暴风雨突然而至，金桃不幸染病逝世，临终前她把孩子托给了沈巧。沈巧到二室后，经过力争，解决了材料供应等方面的一些困难，使场区工程得以继续进行。她不顾顾雨时的反对，仍按照唐天虚的计划进行试验工作。但由于种种原因，二室的科研项目进展缓慢。"四人帮"垮台了，科学的春天到来了。根据总部首长的指示，对科研项目进行了调整安排。沈巧、唐天虚按照新的规划加紧工作，决心早日攻下AR综合程序和Σ系数等项目。几年来，沈巧始终不忘战友金桃的嘱托，带着她的儿子小绿荫一道生活，使孩子得到了母爱的温暖。绿荫的父亲老唐为此十分感谢沈巧，正是由于她热情无私的帮助，才使他能全力进行AR程序的研究。多次实践中，老唐的试验一到关键时刻就出问题，他请沈巧前来一道研究。沈巧发现老唐试验的症结是缺少自己已证实过的Σ系数。她决定献出自己的研究成果。顾雨时反对她这样做，劝她把研究成果拿到国际上以沈、顾二人的名义发表。顾的卑劣与自私，遭到了沈巧的痛斥。。