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陈家鹄决定参与破译以及抓捕行动。从来电去电中，陈家鹄分析出密表范围，海瑟斯随即将破译结果告知陆从骏和杜先生，慎重考虑下，杜先生批准行动计划，而唯一能确保行动成功的就是陈家鹄。萨根发现密表丢失。慌乱于自己的暴露，然而，在日特看来他的暴露证明海瑟斯确实身在“黑室”。
萨根被美国大使馆解职，遣返回国前，他再一次利用惠子得到有关陈家鹄的情报并卖给相井，从中大捞一笔。老孙把惠子已经怀孕的消息告知陆从骏，陆从骏怀疑惠子肚子里的孩子是否为陈家鹄的亲生骨肉。惠子对萨根毫无戒心，将陈家鹄一行人次日在铜元局地区开会的事情全盘托出。陆从骏得知日特对铜元局地区采取了行动，更加深信惠子与日特有关系。林蓉蓉送出信件和假情报，同时也得知惠子怀孕，她决定将此事告诉陈家鹄并向陆从骏隐瞒。
陈家鹄得知惠子怀孕的消息兴奋异常，陆从骏却为解决惠子和惠子肚子里的孩子所带来的麻烦绞尽脑汁，老孙为帮陆从骏分忧，私自实施了一个计划。陈家鹄根据海瑟斯送来的27师电报，分析出日军对国军的行动计划，然而，这都是并未得到求证的。陆从骏以为陈家鹄已经破译日军电报，上报杜先生，前线国军也依据此情报采取相应行动。陆从骏来给陈家鹄庆功，才得知，此次破译并无百分之百的把握，陆从骏百感交集彻夜未眠，前线的捷报最终证明陈家鹄成功了。
流产手术后惠子几近疯狂，陈家鹄的父母也觉得脸面无存，相井不忍妹妹面临这般处境，决意带妹妹回家，然而惠子则执著等待陈家鹄回来。陆从骏和老孙继续实施下一步计划，他制造去陈家充当替身的特工被日本人伏击的假象，继续增加惠子是日特的嫌疑。老孙强拉着李政来到陈家，出示惠子与萨根关系暖昧的证据，激化陈家人和惠子的矛盾，盛怒之下，陈家鹄的父亲决定要让儿子和惠子离婚，陈家燕的极力劝说反而使她被赶出家门。离家出走的陈家燕来找黑明威谈心，并将陈家内部的所有情况说出，身为日特的黑明威没想到，陈家的内部情况会这么轻易到手。
惠子签好离婚协议书，并委托萨根为其转交。次日，日本开始对重庆实施长达三年的无禁区轰炸，“黑室”的工作重心也发生转变，“黑室”暂停对前线军用密码的破译，开始重点破译重庆敌特密码，以确保重庆安全。陈家鹄重瓶回到“黑室”，闰少秋对于陈家鹄的回归却不屑一顾。黑明威正式成为萨根的接替者并负责电台，但是黑明威并没有萨根般丧心病狂，他只想挣钱。
闰少秋为杀人灭口，唆使老张主动找陆从骏认错，同时，可以根据陆从骏的反应确定陈家鹄的生死。陆从骏盛怒之下当场枪毙老张，闫少秋也就此判断陈家鹄已死，海瑟斯急忙找到陆从骏报告二号线电文突然增多，但始终不能破译，需要陈家鹄协助。杜先生唯恐陈家鹄为见惠子而有危险之举，授意安排陈家鹄和惠子见面，而得知陈家鹄没死的闫少秋惶恐不安。
十字街口的见面危机四伏，陆从骏和相井都在十字街口列兵布阵，严阵以待，但是，老孙在陆从骏授意下，命令狙击手打中陈家鹄，制造惠子通风报信的假象。枪声一响十字街口一片混乱，军统特工与相井一行在街口火拼，激战中，相井为抓住机会杀掉陈家鹄，情急之下开枪射击，子弹却打在惠子身上。
陈家鹄继续把自己封闭在屋子里，由于海瑟斯即将被召回，“黑室”只能把希望放在陈家鹄身上，陆从骏授意林蓉蓉帮助陈家鹄尽快恢复。陆从骏拿到海瑟斯与苏丽珍交欢的照片证据，海瑟斯见到照片幡然悔悟遗憾不已。陆从骏从海瑟斯处得知苏丽珍的住址，老孙带人搜查苏丽珍的房间，发现一部和汪府连线的电话，国民党内早有汪某分党叛国的谣言，苦于一直没有证据，杜先生要求顺藤摸瓜，全力侦听苏丽珍电话，从而抓到苏丽珍是汪府人的证据，然而，精明的苏丽珍发现端倪，安全脱身。
陈家鹄在林蓉蓉的帮助下，确定日特在缙云山安设的气象观测站。日军对此次轰炸失败非常不满，责令相井等人严查。相井认为陈家鹄已死，对日军密码的破译是海瑟斯在发挥作用，决定将计就计，通过电报透露出海瑟斯将被刺杀。陈家鹄得知海瑟斯离开为其送行，二人的谈话坦诚真挚且惺惺相惜，令人动容。
相井决定对陈家鹤的父母下手，利用陈家鹤父母的死亡来迫使陈家鹄现身。日军对重庆的轰炸仍在继续进行，虽然孤军奋战，但是，陈家鹤还是靠着自己日以继夜的努力终于破译了二号线，并确认缙云山是日本在重庆设立的气象观测站的所在地。老孙带入进山搜查，一举端掉日军的气豫双溯站。
