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《星星咖啡館》講述咖啡店老板蘇晚與自閉癥少年陳星命運交織的故事。蘇晚在事業與感情雙重失意后，偶然收留了流落街頭的陳星，一家特殊的星星咖啡館悄然誕生。
蘇晚是一名獨立的咖啡店老板，三十歲的她剛剛經歷創業失敗，男友也在此時提出分手。她將全部積蓄投入的咖啡店被迫轉讓，曾經的夢想化為泡影。某個雨夜，蘇晚拖著行李箱走在街上，發現便利店門口蜷縮著一個穿著單薄的少年。
少年名叫陳星，看起來十八九歲，眼神躲閃不愿與人交流。蘇晚買了熱牛奶和面包遞給他，對方卻警惕地后退。便利店店員告訴蘇晚，這個少年已經在附近徘徊好幾天，經常一個人坐在咖啡店廢墟前發呆。蘇晚于心不忍，冒雨帶他回到自己租住的小公寓。
陳星患有高功能自閉癥，他能正常表達但社交能力薄弱，對特定事物有著異常執著的熱愛。他隨身帶著一個舊速寫本，里面畫滿了各種咖啡杯和咖啡店的圖案。蘇晚這才發現，陳星曾經可能有過一個開咖啡店的夢想。
蘇晚決定留下陳星，她將自己轉讓出去的店面重新租了下來，取名「星星咖啡館」。她教陳星學習咖啡制作，陳星展現出驚人的天賦，他能精確記住每一種咖啡的配方比例。蘇晚漸漸發現，這個看似冷漠的少年內心有著無比純凈的世界。兩人在日常相處中，開始慢慢治愈彼此的傷痛。
