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《碎玉補天》開篇，文物修復師沈念之在工作室中面對一件宋代碎瓷，意外發現祖父留下的神秘線索，都市懸疑故事由此展開。
清晨的陽光透過玻璃窗灑入文物修復工作室，沈念之正專注地修復一件宋代青白瓷碎片。這是她從祖父遺物中取回的傳家之瓷——一只據說在特殊歷史時期碎裂的景德鎮窯青白瓷瓶。祖父沈德清是知名文物鑒定家，三年前去世前，只留下一句「碎瓷中有真相」的遺言。
沈念之小心拼接瓷片時，一塊不起眼的瓷片背面引起了她的注意。借助專業儀器，她發現瓷片內部刻著細密的文字，竟是祖父的筆跡：「國寶未亡，藏于故土，線索在瓷」。沈念之的心跳加速，她意識到這可能涉及一樁重大文物謎案。
與此同時，海城博物館正在籌備一場宋代文物特展。館長周明遠接到上級通知，一批即將展出的文物中，有一件名為「曜變天目盞」的國寶級瓷器疑似為贗品。周明遠緊急召集文物鑒定專家，其中就包括沈念之的大學同學兼競爭對手——林若曦。
沈念之與林若曦的關系微妙，兩人曾是閨蜜，卻因一件往事產生隔閡。林若曦暗示沈念之，她祖父當年可能涉及一起國寶走私案。沈念之震驚之余，決定獨自追查真相。她想起祖父留下的一本筆記，其中提到一個叫「補天閣」的神秘組織。
