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彭小苒饰演 庞红梅
专项组公安干警，计丹阳的初恋的伴侣，性格温柔善良。作为守卫国家秘密、担当重要使命的公安，她的身份和责任使其成为了敌人的优先目标。经过无数尝试和坚持不懈的努力，她最终成功保卫了国家的安全与利益。然而，在这位专业人士的职业历程中，她曾遭敌特突袭，不幸的是接头工作失败。
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刘学义饰演 计丹阳
留洋归来的数学专家，参与了水滴计划。其一直隐藏在敌对势力之中，深入敌方内部搜集情报。庞红梅与计丹阳因任务而结缘。计丹阳也从最初的误解，到被庞红梅的真诚和智慧所打动，两人经历了种种困难，但始终坚定地走在一起。两人的爱情经历了战火的洗礼，更加坚定。
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菅纫姿饰演 白卉
潜伏敌特。白卉在被敌人利用的情况下，毫无察觉地走向了自己的末路。在关键时刻，她被红梅击中而身亡，完全陷入了黑暗之中。绝望的白卉谋划着将计丹阳骗来，企图让他永远留在自己身边。然而，计丹阳再次劝说白卉回头，但白卉根本不听，执意继续沉沦下去。
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丁勇岱饰演 白铭汉
国民党的特务鬼鸮，庞世钊引导他走上了革命的道路，并让他向解放军报信以营救被关押在小灰楼中的人员。然而，这封信没有送到，因为庞世钊不幸牺牲了。白铭汉作为国民党特务鬼鸮，却一直在背后帮助共产党。自庞世钊牺牲以后，白铭汉就立下誓言要为他报仇。而在白铭汉生命的最后时刻，他终于证明了自己的真实身份。
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孔琳饰演 章岩
