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(第11-12集)
第十一集
1960年，正在中国被三年自然灾害折磨得千疮百孔时，又遭到了苏联的反目，危难时刻，朋友变成了敌人，伺机已久的国民党也隔海向大陆伸来了反攻的魔爪。此时的安在天，在苏联以向破译大师安德罗学习破译密码技术之名，搜集西方的军事情报。
安在天惜别了相处四年的老师安德罗，奉命归国，一同归来的还有妻子小雨的骨灰。
北京总部，铁院长已经成为总部的副部长，金鲁生也随他调到总部工作，701所的保卫工作由袁处长担任，安在天本人也荣升为701的副院长。
铁部长告诉安在天，目前台湾国民党的反攻趋势严峻，蒋介石正在大搞“光复大陆”的阴谋，同时启用了一套新的联络新密码——光复一号密码。将安在天紧急召回就是为了破解该密码，安在天顿感难担重任。
情报综合处柳处长告诉安在天，光复一号密码的原身就是美国的“世纪之难”密码，出自于一个名叫斯金斯的苏联顶级密码师之手，安在天顿感不妙，因为斯金斯曾是安德罗的同学，他深知以701的实力，破解斯金斯的密码绝对不可能。安在天做出书面报告，提出在数学界寻求援助，铁部长批准了。
数研所孙书记接到了迎接安在天的指令，立刻在招待所恭候，几经周折终于和安在天碰面，将安在天安排在安全的301房间，袁处长为暗中保护安，住进了对门。
安在天向孙书记说明来意，孙书记立即按要求从数研所中选择了7个数学专家参加安在天的选拔考试。
清晨，安在天在食堂，在一个漂亮女人大胆的凝视下，吃完了早餐。回招待所取试题时，那女人早已在院中恭候多时，此人就是黄依依。32岁的黄依依是留美归国的数学博士，但考试人选中并没有她，黄依依向安在天大胆地要求参加考试。
第十二集
选拔考试已经开始，此时黄依依正在招待所的房间中向安在天争取考试资格。谈话中，黄依依偶然见到了考题，顿时一改常态，专注的样子令安在天对其产生了兴趣，决定给黄依依一个考试的机会。安在天向孙书记打听，得知黄依依曾是美国顶级破译家冯·诺伊曼的手下，在国内的数学界享有盛名，但由于生活作风问题，没有成为此次选拔的人选。
黄依依在短时间内准确地做出第一道考试题，更令安在天难以置信的是，她竟然能丝毫不差地预测出其他7名参考人员的答题情况。安在天决定让黄依依将第二道题继续做完，但孙书记的出现打断了他们的谈话，黄依依空手告辞，但心中已经记下了考题。孙书记向安在天推荐谢兴国为最佳人选。谢兴国来到安在天的住处面谈，在安在天精心设计的心理测试中，谢兴国暴露出软弱的性格缺陷。
黄依依找安在天算帐，气愤地道出第二道考题的玄机，猜出安在天的特工身份。此时安在天已经确定黄依依曾经干过破译工作，同时暗自决定她就是最佳人选。
安在天向孙书记调取黄依依的档案，书记以黄依依作风不正、放荡不羁的理由予以阻挠。但安在天心意已决。
而就在这时，黄依依被谢兴国的老婆打了。
黄依依约安在天在咖啡馆见面，她以为安在天不知道她被打的事。
铁部长收到“光复一号”的破译资料，并请来曾多次破译出美式密码的专家胡海波，希望他能前来协助破译“光复一号”，遭到他百般推辞。与此同时，铁部长接到了一个令他难堪的电话，有人告发安在天和黄依依有暧昧的关系。
(第13-14集)第十三集
安在天在咖啡厅里认识了林姐和谢耶夫，黄依依不知道安在天去过苏联，用俄语对林姐透露出对安在天的爱意，全然不知安在一旁听得一清二楚。安在天一心想跟黄依依谈正事，黄依依却要他和自己跳舞，安在天无奈，只得留下一瓶从苏联带回来的止疼药，先行告辞。
与此同时，铁部长已经得到安在天要带回黄依依的消息，并决定见一见这个颇有争议的黄依依。胡海波自言难以胜任“光密”的破译，并给铁部长推荐了一个破译密码的人选——张茜。
黄依依和安在天在招待所院子里少不了一通撕扯，当安在天提及要将黄依依带回701时，黄依依竟然一口回绝。安在天强拉她上车，黄依依竟对着他的手背狠狠地咬了一口。
路上，黄依依看着安在天被自己咬伤的手背，又拿出他送给她的那瓶止疼药，细细地为他抹了起来。安在天哭笑不得。
总部门口，看到黄依依另类的打扮，站岗的哨兵认为她是“女特务”，差点儿将她抓了起来。
见到铁部长，黄依依依旧一脸不高兴，冷若冰霜，不料，胡海波竟然一眼认出黄依依就是他推荐的那个人——张茜，两人都被这突然的相遇而惊呆了。
胡海波给铁部长出谋划策，要想让黄依依欣然配合工作，首先必须在心理上压倒她。
铁部长和黄依依单独谈话，并单刀直入地让黄依依提条件。黄依依见反对无济于事，便提出了要求：破译密码后必须允许她离开701，同时还故弄玄虚地要求离开时要带走一个人。铁部长答应。
临行前，黄依依和安在天一同挚诚地拜过祖冲之的雕像。
安在天连同黄依依带着光密的资料，登上了返回701的飞机。飞机上，热情的黄依依已经开始了对安在天火辣辣的爱情攻势……
第十四集
大漠驼铃，黄依依看到了不一般的风景，激动不已，和安在天一起对着天空大叫起来。此时，701徐院长已经为迎接黄依依的到来作了充分准备。
众目睽睽之下，黄依依熟练地打开了装有“光密”资料的铁箱，取出斯金斯制作的商业密码机，三本她的专著，和国民党三军连以上军官和地方各大国务、警务部门科以上官员的花名册，众人喜出望外。
无意间黄依依知道了安在天曾在俄国生活过，回忆起咖啡厅和林姐说过的话，顿感羞愧难当。
黄依依和警卫连的同事下象棋，谁输了，就要给她摘一朵玉兰花，结果黄依依满载而归。
演算室内，黄依依和安在天比赛打算盘，两局下来，黄依依一负一平，一向以算盘高手自居的黄依依，竟然败在了安在天的手下。聊天中得知，黄依依就是凭借打着一手好算盘而成为了冯·诺伊曼的手下，而安在天也因为临时抱佛脚，用算盘争取到去安德罗身边工作的机会。
二人都为彼此的才智所折服，惺惺相惜。
安在天带黄依依拜访破译处处长陈二湖，路上一再叮嘱她，在陈二湖面前要毕恭毕敬，但二人见面，黄依依却没有丝毫收敛，陈二湖也针锋相对，舌战后，黄依依反而要求陈二湖参与此次破译工作。安在天极为不解，黄依依告诉安在天，密码的成功破译需要有人坠入陷阱，其他人才能绕开陷阱，而陈二湖就是这个“替死鬼”。安在天不以为然，他认为这是一种类似乒乓球比赛一样的团队精神。
安在天将自己“光密”的背景告诉了黄依依。当她得知“光复一号”就是斯金斯的“世纪之难”时，顿时火冒三丈，破译信心骤减。
(第15-16集)第十五集
“天字一号”小组首次正式开会，陈二湖被任命为组长，负责日常工作，并决定每周开一次例会。黄依依却无故缺席，安在天叮嘱黄依依的助手小查将会议内容传达给她。
姗姗来迟的黄依依还没走到办公楼，却突然向树林中跑去，小查随后追赶，只见黄依依正在专注地逗树枝上的小松鼠。小查提醒黄依依去上班，两位女子谈话投机，很快成为了朋友。
黄依依以安在天的身份给安德罗写了一封信，希望安在天能够寄给安德罗，从而了解关于斯金斯的个人资料。
黄依依研究发现，斯金斯研制的这部商用密码机是照搬二战时期德国著名的英纳格码，安在天和陈二湖恍然大悟，他们为斯金斯的无赖行为感到气愤，同时更觉得斯金斯的密码莫测难破。
黄依依和安在天在树林边悠闲地散步，边揣测斯金斯。当她突然问及安在天是否杀过人时，安在天像受了刺激一样失态。
夜晚，安在天独自在家对着亡妻的灵台诉衷肠，黄依依来访，无所顾忌地表达对安在天没有保留的爱和欣赏，使安在天在亡妻面前无地自容。但似乎黄依依并没有气馁，她反而认为爱情给了她机会。
转眼间，一个月过去，破译小组的人都在埋头研究密码，黄依依却只对两件事情感兴趣，上班时间在破译室里面琢磨木头模型，下班时间去喂小松鼠，研究没有丝毫进展，她的办公室不允许除小查外的任何人踏入一步。与此同时，陈二湖发现敌人情报数量骤增。
黄依依对安在天的爱有时又有些象小孩子过家家，因为安在天无心说出的一句玩笑话，她竟负气上了沙河，差点儿跌入沙坑里。就在生死瞬间，是安在天及时赶到，才救下她一命。于他，是做人的本能；于她，却认为是他爱自己、愿意生死相许的表示。
黄依依利用四封密信做成了一个密码游戏，巧用密码游戏和安在天一起推测“光密”的加密技术，同时她还暗示安在天自己的心事就在这部密码游戏中，随着安在天将密信一一解密，四个赫然大字映入眼帘——我很爱你。
第十六集
在香烟袅袅的小雨灵台前，黄依依再次向安在天直接吐露了深藏已久的爱恋。
黄依依的梦给了她制作筛状密码机的启示，很快付之行动，不再琢磨几何模型，而是抓紧时间制作了一个筛状密码机。虽然黄依依的猜想被陈二湖否定，但安在天仍然从中看到另一条出路，并决定投入全部人力验证黄依依的猜想。包括黄依依、安在天在内的所有演算人员，在一个月内为这个猜想投入了全部的心血，然而结果却是猜想错误，黄依依疯了一般哭着冲出了演算室。
一场算盘大战，曲终人散。
黄依依独坐山野，安在天悄悄来到她身边，鼓励她“做一颗铜豌豆”。二人在互相安慰中恢复了勇气，再次鼓足了信心。脆弱的黄依依借机再一次跟安在天表白，安在天仍然对爱选择了逃避，然而黄依依却愈发被爱情的火焰烧得失去了理智，她夜里来到安在天家，向他表达了苦恋之情，安在天冷漠的拒绝让她绝望，最后，黄依依留下一张“安在天，我恨你”的纸条，离开。失魂落魄的黄依依独自蹲在暗影中抽泣，被701所培训中心的汪林主任送回了家。
次日，黄依依没有按时上班，安在天命人找遍了701所却不见她的踪影，情急之下，安在天和小查来到黄依依的房间，发现黄依依已经昏迷在床，不省人事。安在天立即把黄依依送往医院。