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- 林文馨
扮演者： 何琳
北京某大学讲师，被组织选中到221基地工作。胞兄林文昊在基地牺牲，其母当年曾来青海221附近采风爱上当地牧民沈毅，林文馨就是沈毅的女儿，之后其母与沈毅阴差阳错相隔两地。怀着对工作的满腔热忱、弟弟的由衷嘱托和找其生父的几重愿望来到基地工作。
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- 童素云
扮演者： 蒋小涵
魏明华同乡，两人在年幼时曾“指腹为婚”， 后魏明华自上大学离开村子，从此一去不回。后来发现真魏明华已经牺牲，无奈受不了农村的传统婚恋观， 来到基地寻找自己的“假”哥哥帮忙。
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- 潘启月
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- 郝平
扮演者： 周书平
留苏高才生， 50年代回国后因作风问题在海北牧区支教。“陈景润”式书呆子形象，“智商二百，情商负一”，后“出山”成为221厂炸弹研究组成员。为人木讷，寡言少语，有些不食人间烟火。
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- 卓玛
扮演者： 陈姝
当地牧民女，22岁，其父是该地区头人，差点被林文馨认作亲生父亲。 他们为了支持221基地建设，跟该区牧民整体迁徙，后被招回221基地做厨师。 勇敢善良，善解人意，与林文馨等成为好姐妹。
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- 徐忠海
扮演者： 赵滨
221厂炸弹研究组成员。来自上海的经常喋喋不休的工程师，勇敢、自负，却又善心独具。一直对林文馨关怀备至，主动追求，但无奈林心在魏明华处，最终他选择了放弃。在事业的关键时刻，他能挺身而出，敢于牺牲.
