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1940年延安抗大的进步青年丑子冈突然接到中央任命，成立延安保育院。丑子冈拒绝道：我来延安不是当孩子王的！没想到毛泽东第一个把自己的女儿毛娇娇送来了托儿所，从此烈士的遗孤、抗战将士的后代、毛泽东、刘伯承等革命领袖的红色血脉，都交给了文化不高甚至大字不识的乡下婆姨们。托儿所经历了“大战百日咳” 、 “刘华北之死” 、 “更名洛杉矶托儿所” 、 “敌机轰 炸” 、 “特务逆袭” 、 “争渡黄河” 、 “秧歌剧风波” 、 “中外记者参观团”等真实历史事件。 1947年，国民党轰炸延安，毛泽东、周恩来指示，托儿所随第一批中直机关撤退，撤退途中，三百多人，一百多辆马车的队伍遭到敌人猛烈袭击，最终丑子冈带着无一伤亡的孩子们跟随解放大军进入北京。开国大典那天，孩子们站在广场上，看着五星红旗冉冉升起。
次日，丑子冈就入村收购萝卜，不过乡亲们却说地里连萝卜苗苗都没有了，丑子冈顺藤摸瓜问到了一些治疗百日咳的信息。明明的百日咳越来越严重了，沈元晖安慰孩子可一定要坚持住，爸爸很快就会回来看他了。孩子们一个个咳嗽的厉害，太行都咳出血来了，可是没有药，大家也是无能为力。
连日的奔波劳累，沈元晖来到有些头晕虚脱，马五婶祷告祈福，大家的情绪都变的有些泄气和低落，沈元晖鼓励大家要相信丑子冈，并且很快就会回来，留在托儿所的人一定要坚守到最后一刻，自己会跟生病的孩子隔离在一块。其他人就要负责好没有生病孩子的吃喝拉撒。
三五旅的王震给丑子冈批了很多的蔬菜水果，丑子冈载了满满一车粮食回到托儿所，一听沈元晖生病了，立马去看望沈元晖。沈元晖得知丑子冈居然跑到南泥湾去争取物资，打心眼里觉得有信息打赢这场没有硝烟的战争了。自己跟孩子们呆在一个屋，心里慌张的不行，沈元晖在丑子冈面前做起了自我批评，同时掏出入党申请书，丑子冈一看高兴坏了。
茜萍躲在大礼堂的门口看着虚弱的太行，觉得他可能快不行了，难过的祈求沈元晖一定要救他。沈元晖安慰茜萍，自己一定会竭尽全力治疗孩子们，傅院长也来到了托儿所。傅院长要求把孩子们全部挪到户外，晒太阳通风，茜萍无意提到自己小时候也得过百日咳，这话引起了傅院长的注意，便提议给孩子输血，因为茜萍的血液里有抗体，这种血输入到孩子体内就相当于打了疫苗，傅院长让维方第一个输血。
维方成为了第一个输血的孩童，丑子冈安慰维方不要害怕，等好了自己就奖励她一颗花生。经过所有人的努力，疫情得到了有效的控制，傅院长告知大家，本次抗疫情无一人死亡，大家已经创造了医学史上的奇迹。不过，维方输完血后，咳嗽的严重，把耳膜都给咳破了。傅院长安慰大家，有些成功总要付出些代价，自己也要带维方去厦门就医，不论未来结果如何，自己只希望维方长大以后不要恨自己。
送行维方的时候，丑子冈给维方塞了满满一口袋的花生，傅院长临行前告诉沈元晖，明明的父亲在三天前已经牺牲了，沈元晖一听非常自责，那日明明爸爸来看孩子，若不是自己理念，两人还能见上最后一面。因为维方耳朵听不见的缘故，大家都非常的难过，哪知道维方却懂事的很，为丑子冈擦去挂在脸上的泪花，还紧紧的抱着丑子冈。大家依依不舍的送别了维方和傅院长，维方的脸庞却永远的记在了每个人的心中，这场防疫让维方失去了听觉，但却打赢了防疫战。
1945年8月15日，沈元晖正式成为中国共产党党员，真诚呐喊中国共产党万岁。小孩子们聚集在一起玩打鬼子的游戏，哪知道上空突然出现飞机，唐素素高声大喊快跑，就把孩子们却迁移到窑洞里。哪知道，这次出现的飞机不是敌军，而是小日本投降的消息，抗战终于胜利了。
抗战胜利的消息传遍到延安的每个角落，大家欢呼雀跃。丑子冈让罗连发杀猪庆祝，孩子们却突然哭诉抗战都胜利了，为何爸爸妈妈还不来接自己，顿时哭声一片，复杂的情绪交杂在一起，大家心里都五味杂陈。
唐素素认真的给自己画了个妆，保育员也带着所有的孩子一起上街看热闹。孩子们吹着老乡送的风筝，脸上挂着笑容。丑子冈拉了一车的物料回托儿所，林老师也给孩子们送糖，街上的炮仗也都卖光了。