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姥爷赵寰李，是留日学习机械专业的优秀人才。日军的重重紧逼终于激起了他抗争的决心，与共产党人携手粉碎了日本人建造武器工厂的计划，却也因此失去了未婚妻、女儿、小妹等人。姥爷心灰意冷，只想了此残生。在被日军追杀时，被街头卖笑女小红所救，并意外卷入日军的“西部计划”危机中。为了挣扎求存和为被日军灭口杀害的一百多工人复仇，揭穿日军暗杀民主爱国人士的阴谋及获取南京大屠杀的证据。姥爷赵寰李在地下党的帮助和军统特工的暗中支持下，与日本特高课名宿展开了激烈斗争。姥爷以其高超的智慧和出类拔萃的机械专业技巧，终于营救出民主爱国人士，并协助八路军制作了山炮，毁掉了日军的“西部计划”秘密基地，获取了南京大屠杀的证据，为抗战胜利和东京大审判立下了不可磨灭的功勋。
明泰机械厂故障设备被赵寰李说中，厂里工人们无法维修，卞家兴清楚赵寰李的能力，觉井在明泰机械厂见到卞家兴和刘怡然，刘怡然让卞家兴修好机器并趁机留下，明泰机械厂是日军“西部计划”的重要地点，觉井没有放松寻找赵寰李的行动。卞家兴仔细检查损坏设备，他认为只有赵寰李能把它们修好。
房东催要房租，还让赵寰李搬家，翟明泰找到他后把三块大洋交给他，还表示歉意，房东感觉赵寰李可疑，赵寰李跟着翟明泰来到机械厂，说明原因后卞家兴十分钦佩，机器被连夜修好。川美敏子来到天津，特高课义雄带她到司令部，司令左田为抓赵寰李而调回前线部队，敏子也是为赵寰李而来。小红夜里出云做生意时被特务带走，赵寰李给她送窝头时看到，他上了黄包车追赶过去。
小红被关押，赵寰李为救她才重出江湖，两名特务当场毙命，赵寰李打开门后小红逃走。小红到家后在赵寰李面前哭诉，他不清楚日本人为何要活埋那些风尘女子。日军发现特务尸体后判断是绝命枪所为，更加严格的搜查在天当全城展开。卞家兴向代号为黑桃尖的同志汇报情况，他奉命制造山炮。
小红在街上险被日军抓获，赵寰李劝她不要随便出门。赵寰李无意中和敏子遇到，还帮她找回被偷的钱包。赵寰李在街上看到刘怡然后劝她不要站在那里，刘怡然不听，结果她被日军士兵带走，赵寰李上前替她解围。刘怡然支开翟明泰，以便让卞家兴制造炮弹所需的物件。
王妈妈找到小红，她谎称有客人要接待，被拉走途中遇上马巡警，王妈妈想收买他时被拒绝，王妈妈只好说明那是日军的差事，马巡警把她赶走，小红脱险，但又落入巡警之手，她谎称多年来存有五百大洋，马巡警安排人跟她去取，小红借机逃回家。张大爷发烧，小红出门帮他买药，结果在街被特务追赶，津门十虎之一小虎看到她后出手相救，子弹打光后被军统特工鸳鸯所救。日军赶往小红家搜查，赵寰李回去时发现门口出现了很多陌生人，他推门进入，因担心小红有危险才取出枪。