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1949年9月，中国人民解放军经过辽沈、淮海、平津三大战役之后，加快了将革命进行到底的步伐。第三野战军一部挥师江南，饮马浙赣，横扫八闽，直逼沿海。国民党残部撤往金马岛，独立师红六团三营营长王本利和政委李山魁接到命令准备跨海登陆作战。第一次面临大海，李山魁不仅为船只问题发愁，更担心战士们能否适应海战。王本利却毫不担心，认为当年渡江战役那么艰苦都势如破竹的打赢，江和海能有和区别？
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悲痛欲绝的王本利发誓要为死去的战友们报仇，他为李山魁立起衣冠冢，同时为了纪念自己的兄弟，他从此更名为王山魁。一个月后王山魁升任红六团团长，他到后勤处挑选了一批靠海长大的新兵准备训练成海军。许锦云送给王山魁一本名为《海洋常识必备》的书，说要打赢海战先熟读此书，王山魁很快就将书上的内容牢记于心，许锦云又给了他一本没有书名的书，主要讲1944年诺曼底登陆战役的成功与失败。
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司马千他曾就读于英国皇家海军舰艇学院。因车祸双腿残疾无力参军，便发愤著书将满腹海军战法尽录于书中，希望能助王山魁一臂之力。两人相谈甚欢，分别前司马千告诉王山魁自己其实是许锦云的表哥，自己这个妹妹一直暗恋着王山魁。王山魁至此才恍然大悟。但部队第二天就要出发，王山魁留下一包东西和一句话，让卢信泉转交给许锦云，说如果自己战死沙场，那么就把那包东西跟李山魁的墓埋到一起；如果有幸活着回来，他一定去找许锦云。
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王山魁向卢信泉解释自己爽约的原因，卢信泉告诉他已向组织提出由王山魁分管训练，有的是时间，先得把终身大事定下，王山魁答应当晚一定赴卢家吃饭跟许锦云见面。但一上军舰的他立刻就把刚才的话抛到了九霄云外，他忘情的学习、演练、指挥着……生气的许锦云来到军舰旁等候，王山魁靠岸后有些理亏，他机敏的叫过彭向前给他介绍说，这个人就是我老婆。此举令许锦云心里充满甜蜜，王山魁紧跟着又说，要结婚得等到打一场胜仗之后。
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新婚不久后王山魁就想出了一个“海上拼刺刀”的战术构想，卢信泉认为虽然很有新意但恐怕实施起来难度极大。就在王山魁为此苦思解决良策时，许锦云开心的告诉了他自己怀孕的消息。王山魁为自己的构想绞尽脑汁，他写出一份关于海上拼刺刀的战术设想的文章，和卢信泉不断的交换意见，改进方案。终于王山魁认为计划已经足够成熟了，于是卢信泉召开作战会议研究讨论该计划的可行性.
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在隐约传来的炮声中，王山魁的儿子出生了，王为他取名王海军。然而战斗并没有像王山魁想象的那样简单，由于鱼雷艇编队的失误，导致整个计划被打乱，最终撤出战斗，实际上以失败结束。此时海军总部及军委的处分电报送至，卢信泉决定独自承担一切责任。王山魁则被派去分管水警区的后勤工作。王山魁在工作中认识了从敌军起义过来的老水兵刘卫国，并借此召集了一批起义人员，以自己独特的方式了解了许多海战的事情。
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由于事出紧急，卢政委此时还未赶回部队，但攻击令已下刻不容缓。王山魁命令全体舰队听其调遣，列队出战，憋在心里酝酿七年之久的刺刀计划此刻终于得以再度施展。匆忙赶回的卢信泉听说王山魁已率舰出海，心急如焚立即派遣其他船舰增援。王山魁的舰队遭遇三艘重量级敌舰，面对强敌王山魁临危不乱斗智斗勇。充分施展多年的战斗经验，以非常规的战术打法令敌人晕头转向，顾此失彼。
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伤敌三千，自损八百。尽管击沉荆门号，但毕竟王山魁的舰艇吨位和火力不及对手太多，伤亡也很大。电台被毁无法联系，旗号手又牺牲了，若无人接应那么自己的处境就很危险，危急时刻一直对王山魁的战术有不同看法的朱铁林拿起了旗子向532鱼雷艇打旗语，王山魁十分感动。532鱼雷艇艇长黄宾里因担心误击王山魁所在的698艇而没有发射鱼雷，王山魁大怒，严词命令532鱼雷艇发射。黄宾里毅然执行，数枚鱼雷激射而出，樟江号轰然击中，开始沉没。
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这一仗总归是以少胜多的经典战例，多少年来投身海军建设的人们总算出了一口恶气。大家锣鼓喧天，红旗招展，欢迎战斗英雄的归来。彭向前虽然带队勇猛作战并光荣负伤，但论功行赏却没有他的份，他手下的兵不干，找王山魁理论。王山魁说出一番道理让大伙心悦诚服，彭向前提出的唯一要求就是只要能继续穿这身军装就行。总部首长来慰问，夸奖王山魁是员猛将，并提出让其总结此战的胜利经验，开会讨论。
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马建成初来乍到并不认识王山魁，两人在舱内聊起了海战。马建成指出此次胜利胜在侥幸，下一次敌军绝不会轻易被击败了。所以一定要想出更好更稳妥的战术，这些话令王山魁闷闷不乐。全海军经验总结大会在水警区召开，会议上大家纷纷发言祝贺王山魁的战术成功，但王山魁却说自己此番胜利的确赢得有些侥幸，他指出我军必须认识并研究这次胜利的偶然性，找出问题所在才能把偶然变成必然。
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王山魁觉得马建成生活条件过于艰苦，于是向卢信泉提出改善。许锦云不忍心看马建成的女儿马玉吃苦，准备了几袋奶粉让小海军送过去。小海军却跟卢信泉的儿子小向东一起把奶粉给喝了，结果两个孩子都拉肚子了。王山魁闻听此事勃然大怒，痛打了小海军一顿。小海军和小向东心里不服，两人暗中用弹弓“偷袭”马建成，马建成虽然受伤但并没有责怪两个孩子，自己去医院治伤，马建成还耐心的给小海军讲道理。
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在毛主席和周总理的直接关心下，中央军委召开紧急会议，决定独立自主完成这两项工程的建设。王山魁邀请马建成加入工程建设队伍，却被其以女儿无人照看为由拒绝，王山魁决定由许锦云照看小马玉。王山魁与马建成推心置腹，说自己尊重马的选择，并带马去看了李山魁的墓，马建成大为震动。最终马建成同意去完成这个艰巨的几乎不可实现的任务，他被任命为中国09工程总工程师，中国核潜艇长波台工程总指挥。
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一场大雨导致工程施工地形成积水，由于当初不愿占用耕田，而选择了一处洼地，此刻水涨，许多仪器眼看着就要遭殃。王山魁和卢信泉、彭向前组织战时抢救仪器往高处走，马建成和技术人员脱下衣服裹住总图往高处转移。最终仪器图纸都保住了，只是粮食却被淹了。生活条件愈发艰苦，只能以野菜充饥。仅存的一点粮食要供给技术人员，马建成说王山魁吃什么他就吃什么，否则就绝食。
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老乡们被战士们的艰苦生活和举动打动了，尽管生活同样艰辛，但还是纷纷献出自家的仅存的粮食，其中一个放牛娃更是送来了他珍藏已久的绿豆，面对这自发的送粮队伍，王山魁没有别的可做，他只是下令所有战士向老乡们敬了一个军礼。长波台试验在艰苦得环境中紧锣密鼓的进行着。马建成的前两次设备试验都以失败告终，几经检修和查找都没能发现真正的问题所在。
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长波台试验失败，总工程基地内的所有工作人员都承受着巨大的打击与压力。这时上级派来的事故调查组杨组长已经来到基地准备着手调查。杨组长一来就提出要带走马建成回去审查，王山魁与卢信泉坚决不同意，本着对马工程师的尊重和信任王、卢二人力保马建成，可正当这个节骨眼上突然有士兵来报说“马建成逃跑了！”王、卢二人顿时惊呆，调查组的杨组长更是怒不可揭。
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在手术室外，许锦云不经意的一句话仿佛让马茅塞顿开，他好像想到了故障所在，突然激动地起身就走。许锦云连忙把此事报告给朱参谋长，朱意识到事情紧急立即赶去并在火车上找到了马，马此时由于连日奔波劳累加上精神紧张身体状况极差在火车上晕倒，朱接到了总理的指示要务必确保马的身体健康和安全，马在列车上得到了及时治疗。马回到基地不顾病体立即开始指挥故障检查工作，并惊喜地收到了好的效果，大致找到了故障的原因。
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极为漫长的3分钟，所有人的心跳都仿佛停止了，调谐室里的气氛仿佛都被凝固了。当时间走到2分55秒时，王司令已经迫不及待地下令停止机器的操作，试验成功了，马建成安全的走了出来，调谐室里爆发出雷鸣地掌声，所有人都激动万分。马建成找到了故障所在，并知道如何解决故障，长波台的建设终于没有白费，取得了决定性的胜利，整个基地内都沉浸在喜悦的氛围中。
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终于找到了那个曾经在部队生活非常艰苦的情况下给部队送过几斤绿豆的放羊娃的住处，卢信泉得知立即带上士兵上山去找那个叫李强的放羊娃。辗转找到其住处，巧合的是这个李强就是李山魁的儿子。卢政委给他们送来了很多食物，并了解到李山魁已经得到平反。李山魁对卢感激万分，并要求儿子李强要好好读书将来要上军校当海军。马建成和王山魁在荒草坡上散步，马向王提出这次长波台试验完成后希望能离开部队回学校去教书。
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来到红海基地后，马建成拒绝当所长只答应当一个技术人员，还拒绝住领导安排的海边小楼，搬去职工简易楼去住。王山魁看到马建成独自带着小女儿生活没有人照顾，就热心为马找起对象，但一年一年过去了，马建成婉拒了所有人介绍的对象，一直一个人带着小女儿生活。70年代末的中国有很多的变化，海军也发生了一些变化。在红海基地里也出现了一些以前没有出现的情况，基地的职工们要求分房子，改善待遇。
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海军和卢向东（卢信泉儿子）已经长大，在街上为了保护马玉和一伙人打架被扣在派出所，王山魁得知这件事后更下定决心要送儿子去当兵去部队接受锻炼。于是背着妻子让海军去体检去参军。马玉得知海军去参军心有不舍，马玉和海军青梅竹马渐生情愫。不久后海军参军来到一艘护卫舰上当起了炊事兵。当许锦云从马玉那里得知儿子海军被丈夫特意安排当了一员炊事兵，回家后对王山魁提出离婚。许锦云以离婚相要挟，要求王山魁给儿子调动岗位。
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海军在舰艇上当炊事兵也心存不满，还与炊事班长闹起了小矛盾。 王山魁在别人都想办法退伍的情况下，坚持把儿子送到部队去，让他得到磨砺。王山魁找到马建成谈请他出任509研究所所长一事，出乎意料的马建成这次答应了，但是却要求王答应将海军调离炊事班。王山魁没有接受这个要求，仍然坚持把海军留在炊事班。
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徐锦云让马建成帮忙在王山魁出差的间隙让小玉为海军补习功课准备参加高考。马建成认为海军是个有灵气的孩子，不应该在父亲的强制下去当炊事兵，在新时期的海军建设中不是光凭一腔热血就行的，需要的是知识和高科技。马建成意识到应该让海军去学习知识，这样才能回来更好的建设新时期的海军队伍。于是马建成配合许锦云把海军背着王山魁从舰艇上接回了家，和马玉一起复习准备高考。
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演习中补给舰发生迷航，整个舰艇上居然找不到一个人会计算流压，这件事更加剧了马建成对部队战士文化水平的担忧。王山魁与马建成进行了激烈的辩论，王山魁指责现在部队中人心不稳，都想给自己找更好的出路了，对待工作不认真了。马建成则指出要迫切提高部队的文化水平，建设高素质的海军队伍，才能应对未来的高科技战争，才会避免以后出现舰艇迷航的事故，才能提高部队作战水平。
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王山魁被儿子的话语深深的刺痛了，独自一人坐在堤岸上伤神，王海军赶来认错，王山魁什么也没有说。甲板上，王山魁推心置腹的心里话让海军感动之余决定回到舰上接受处分。民主选举大会上，马建成在民众投票极高的情况下当选509研究所所长，马建成对选举结果不接受，为此和王山魁争吵。在卢政委等领导的协调下，马建成接受官职，所里职工对科研项目不上心，一味想着如何分房子过好日子让马建成很是愤怒。
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158和159的对抗赛因为王海军的包子作战法，使得159意外败北，王山魁下令追查才发现是自己做炊事员的儿子王海军所致，王海军在包子里加了没有蒸熟的也令。王山魁大怒，下令给王海军10天禁闭处分。王山魁自己也在王海军关禁闭得第二天量血压，自此留下长期得高血压病症。
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马建成找卢信泉谈基地建设经费的事情，卢信泉也提到三千万追加款很难解决，同时提出要帮马建成解决住房问题，也算自己在职期间最后为老马解决些实际问题。职工楼的经费申请因为上级没有通过，面临着流产的危险，马建成生平第一次遭到了所里职工的不信任。贾老黑等人前来闹事，研究所要在职工建房的地基上建造洗衣机生产线，此举动遭到马建成阻拦。
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徐锦云为海军禁闭的事情对王山魁很是不满。因王山魁的命令，部队撤销了对王海军的特殊照顾，此举让马玉对王山魁敬而远之。王山魁和卢信泉商量让王海军去参加高考，向卢信泉倾诉着自己为什么要这样严厉得对待海军。王山魁专程感谢马建成在关键时刻给王海军送书并让马建成帮忙劝劝海军参加高考。
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高考结束，卢向东过了重点大学本科线。王海军考上舰艇学院一直瞒着家人，马玉去海边找到王海军喜极而泣。 海军考上大学让王山魁高兴的不知所以，招卢信泉、马建成等来家里喝酒，徐锦云也为儿子考上大学喜极而泣。卢向东要报海军舰艇学院的事情遭到母亲强烈反对。李山魁在病床上听到儿子李强考上海军舰艇学院得消息，他让老婆找出压在箱底的军装和一张照片。
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卢向东想读舰艇学院得事情取得卢信泉的同意，卢向东打电话请求朱铁林帮忙为自己修改高考志愿。李山魁穿着军装坐在家里堂屋说一定要在死前看到李强舰艇学院的录取通知书。朱铁林为卢向东报考舰艇学院的事前去求情。而李强却没有在舰艇学院的录取名单上找到自己的名字。 卢向东顺利地收到了舰艇学院的录取通知书。而卢信泉在集市遇到李强并意外发现他就是当年那个大草甸的放牛娃。李强告诉卢新泉自己的名额可能是被人顶替了。
