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《愤怒的天使》是由八一电影制片厂、北京影视艺术家协会、张家港天华电视剧制作有限公司联合摄制的31集谍战电视剧 。该剧由董志强执导，冯维松编剧，童蕾、林保怡、廖凡等主演，于2009年3月13日在上海广播电视台东方影视频道播出。 该剧讲述了抗日战争后期，围绕中国科学家研制出的盘尼西林（青霉素）菌种、配方，日本特务机构特高课、国民党军统特务、上海黑帮组织等多方势力交相争夺，中共地下党人竭力保护这一医学成果史故事
彩云帮帮主段九红和日本三田中将勾结，暗中和军统交易盘尼西林的针剂和菌种，而这场交易其实是军统的骗局。中共地下党掌握盘尼西林的菌种和配方，地下党邓红奉命运送一号针剂，他自知此行凶险遂向未婚妻陈慧琳道别。病毒学家齐小云为将针剂交给邓红，不惜抛下病重的女儿小英子。医生陈慧琳取药却被森春元刁难，她无奈取消小英子的手术。邓红带着药剂闯关，却不幸被日军逮捕。
陈慧琳即将给小英子做手术，此时性命垂危的邓红被送到医院救治。邓红重伤不治逝世，陈慧琳为了查清死因要求尸检。法医冯老头查出邓红的死因，陈慧琳误以为张东洋害死邓红，她并不知道尸检曝光了中山医院的大秘密。日军动武逼问强子偷走药物一事，甘主任谎称将药物给了邓红，岂料森春元枪毙了甘主任。十七号首长得到地下党首领虞美人的情报，盘尼西林的研制并未完全成功。
木津取代森春元把控中山医院，平民被赶出医院。强子袭击仇人木津引发骚乱，心理医生西义敏郎出面保住强子。医生愤慨要求严惩杀人凶手森春元，西义敏郎单凭口舌就让森春元自杀谢罪。日军制定青梅计划夺取盘尼西林的菌种，十七号首长决定将计就计。三田命令木津放松对医院的管制，从而夺取地下党研制的盘尼西林。陈慧琳喜欢西义敏郎，而张东洋却试图强行欺辱陈慧琳。
三田安排木津撤离医院，让张东洋接管青梅计划。陈慧琳即将离开中山医院，袁真拒绝和她相见道别。三田怀疑日军中有地下党内应，他命令张东洋找出内应。陈慧琳离开中山医院时遇到强子刺杀木津，她将受伤的强子藏到手术室。陈慧琳拒绝为木津治疗，却遭张东洋拔枪恐吓。张东洋用军犬搜查强子，陈慧琳竭力设法阻拦。张东洋接到密报得知凶手就是强子，他再度闯入手术室抓人。
张东洋派兵大举在医院搜查强子，然而真正的强子被齐小云救走。西义敏郎一直喜欢陈慧琳，陈慧琳却拒绝了他的感情。齐小云将救治女儿的药物用来救治强子，她将一些不为人知的真相告诉陈慧琳。军统对段九红下了锄奸令，张东洋奉命阻止这场屠杀。张东洋拆穿军统暗杀段九红的原因，又曝光中山医院出现盘尼西林。齐小云约定当晚将菌种交给同志龙舌兰，各方势力已经暗中计划夺取菌种。
西义敏郎揭穿陈慧琳从未爱过邓红，陈慧琳坦白因为中日战争而不能和西义敏郎相爱。袁真被骗认为丈夫出轨陈慧琳，她意图查获丈夫的婚外情，张东洋跟着她最终抓获了强子。院长李汉霖其实是军统特工，他派遣职员偷窃齐小云的试验品却以失败告终。西义敏郎和陈慧琳当晚约会，陈慧琳也说出被父亲抛弃的往事。段九红拿出证据，声称陈慧琳为钱杀害袁真的父母。
齐小云带着菌种离开医院，她的身后紧跟着军统特工和日本特务。联络员老范现身搅局，齐小云终于摆脱跟踪完成任务。张东洋分析应该窃取药剂促使齐小云转移菌种，日军可以趁机捣毁地下党组织。西义敏郎做心理剖析，认为陈慧琳惧怕爱情的缘由是出自童年父母的伤害。袁真的父母卷入军事药物走私案，她在家破人亡后嫁给黄元本，黄元本为了任务捏造出轨假象。
强子的丈夫曾经为救陈慧琳而死，而强子也被木津糟蹋，陈慧琳恳求西义敏郎搭救强子。齐小云秘密进行最后一次实验，日军特务守候在侧准备伺机而动，而军统特工也在一旁虎视眈眈。彩云帮潜入医院夺取药剂，袁真这才发现丈夫并未出轨。日军特务和军统特工在屋外掀起了混战，齐小云立刻销毁药剂逃跑。冯老头大喊闹鬼。日军试图用残忍的手段伤害小英子，齐小云被迫背叛组织。
齐小云要求日军提供药品立即给小英子做手术，随后她坦白地下党身份。张东洋搜查左手中枪的军统特工，李汉霖故意制造爆炸案想要洗脱嫌疑。张东洋强迫陈慧琳放弃小英子的手术而去医治李汉霖，陈慧琳否认李汉霖身上有枪伤。日军逼迫齐小云写出配方，她最终选择自尽。日本头号间谍在重庆活动，白子阳下令执行默尔索密令。张东洋和段九红密谋，想要从医院抢出齐小云。
黄元本和老范自曝地下党身份，想要求助陈慧琳救出齐小云。三田觉得齐小云会将盘尼西林的秘密告诉陈慧琳，他想要利用陈慧琳得到秘密。齐小云被捕前留下营救强子夫妇的话语，然而强子的丈夫早已被日军残忍杀害，老范觉得这其中必有蹊跷。李汉霖换掉了药剂，导致齐小云中毒性命垂危。张东洋声称因为陈慧琳告发他非礼，才导致他当了汉奸，陈慧琳随即否认此事。
陈慧琳从昏迷终醒来，她的身侧惊现被强子杀死的军统特工。西义敏郎坦白诬陷导致张东洋被学校开除，他和陈慧琳商议借助转移士兵遗体的机会救走齐小云，他们的谈话被张东洋偷听。地下党想要借助段九红的势力救出齐小云，他们并不知道段九红和张东洋已经勾结。陈慧琳设法将齐小云和日军士兵尸体调换，此时牢房被炸强子等人逃脱，齐小云被趁乱送出医院。
齐小云遭到袭击时没能正确对上口令，就将菌种地址告诉龙舌兰。强子不肯接受西义敏郎的帮助离开医院，她暗杀木津却再度失败。陈慧琳没能救出小英子，而张东洋也将齐小云抓回医院。陈慧琳做手术救治命悬一线的齐小云，张东洋却逼陈慧琳先抢救木津，陈慧琳不得不同时操作两台手术。齐小云当着张东洋等特工的面，设法将菌种藏匿之处巧妙的告诉陈慧琳。
张东洋跟踪陈慧琳找到强子，他却因为袁真而放过强子。陈慧琳聪慧的找到齐小云藏匿的菌种，岂料却被张东洋撞破，幸好西义敏郎及时弄晕张东洋。三田早就看穿张东洋和段九红勾结，原来青梅计划是两个部分，日本头号间谍九英长仲在重庆另有行动。西义敏郎发现袁真父母走私案的真相，原来张东洋就是害得袁真家破人亡的元凶。军统早已知晓真相，九英长仲落入军统圈套。
齐小云恳求陈慧琳将菌种注射到她体内，随后齐小云香消玉殒。陈慧琳按照齐小云的遗言亲自进行尸检，日军却得到齐小云死于盘尼西林的结论。张东洋推测齐小云已经将盘尼西林的秘密传递给了陈慧琳，他和三田不断研究齐小云的遗言。袁真放火烧伤女护士，西义敏郎以治疗袁真的名义逃离被迫回国的命运。地下党绑架张东洋，随后欲放火烧死他。
肖洪涛带领地下党潜入医院营救陈慧琳等人，彩云帮帮众也假扮护士参与营救行动。张东洋假装围捕肖洪涛一行，此时彩云帮炸毁医院围墙，张东洋向日军谎称地下党要从围墙缺口逃离。强子开枪打伤木津，陈慧琳为找到强子放弃逃离医院。肖洪涛为救小英子死在三田枪下，最终小英子还是没能逃走。强子报仇却险些被木津掐死，陈慧琳见状协助强子杀死木津。
九英长仲秘密收购盘尼西林的配方，军统将其暗杀。十七号首长认为三田是故意放走陈慧琳等人，目的是为了破解盘尼西林的秘密。西义敏郎揭穿强子屈辱的经历，强子对陈慧琳说出她的秘密而心生怨恨。军统处长白子阳下令，启动了代号樱桃的特工。袁真拿出房契控诉陈慧琳是杀害父母的仇人，这让陈慧琳心生疑惑。陈慧琳说出齐小云的遗言，老范认为这些话语包含有盘尼西林的秘密。陈慧琳从昏迷终醒来，她的身侧惊现被强子杀死的军统特工。西义敏郎坦白诬陷导致张东洋被学校开除，他和陈慧琳商议借助转移士兵遗体的机会救走齐小云，他们的谈话被张东洋偷听。地下党想要借助段九红的势力救出齐小云，他们并不知道段九红和张东洋已经勾结。陈慧琳设法将齐小云和日军士兵尸体调换，此时牢房被炸强子等人逃脱，齐小云被趁乱送出医院。
老范对张世忠隐瞒了盘尼西林的秘密，这让陈慧琳心生不解。西义敏郎为袁真治疗心理疾病，他逐渐得到了袁真的芳心。齐小云的遗言迟迟没有破解，老范却拒绝让西义敏郎帮忙查找线索，这让陈慧琳非常愤怒。参谋部宣判西义敏郎为叛国罪，三田奉命对其追杀。西义敏郎通过解读袁真的梦境，推测黄元本可能是杀害袁真父母的凶手。陈慧琳决定为了强子离开西义敏郎，老范也将秘密告诉西义敏郎。
西义敏郎用心理医生的专业能力，分析出齐小云每一句遗言的深刻含义。军统操控林秘书长和日军交易配方，日军被迫动用重庆所有的谍报网。西义敏郎通过遗言找到教会医院，陈慧琳遇到邓红的学生，从而得知菌种就藏在邓红的墓地。黄元本曾经用捐赠袁真家的商铺换取升职机会，袁真得知黄元本为追求名利而骗取她的感情。樱桃抢先拿走菌种，强子及时赶到帮助地下党夺回菌种。
陈慧琳等人分成两批走水路和陆路护送菌种离开，三田命令张东洋派人暗中跟踪。西义敏郎重提旧事激怒强子，众人为找强子分开行动。地下党一行被日军包围，老范中枪不幸牺牲，他临终指出队伍里的内奸是西义敏郎。陈慧琳感佩老范的英勇牺牲，她的内心受到极大的触动。西义敏郎重新返回队伍却遭到陈慧琳怀疑，而此时张东洋又包围了他们并且夺走了菌种，就在此时黄元本自曝特高课特工身份。
张东洋自曝地下党特使龙舌兰的身份，并揭穿黄元本是日本特工。尽管无法取得陈慧琳等人的信任，张东洋还是带着他们设法逃脱日军的抓捕。黄元本不断挑拨离间，张东洋这才说出地下党和日军在间谍战线的诸多秘密。张东洋承认设计天使计划谋夺袁真父母走私的药物，他揭穿黄元本亲手杀害袁真父母的真相。三田派遣重兵进行追捕，张东洋坦白队伍中仍有内奸。
