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第1話：ガンヴァレルが待ってるから

2019年6月末、種子島。廃部寸前のロボット部部長･瀬乃宮あき穂とロボットには興味のない格ゲーオタクの八汐海翔は、旧種子島空港の車庫をハンガーにし、巨大ロボット･ガンつく1を制作していた。

第2話：夢と希望とロマンがあってこそ

ROBO-ONE優勝を目指し、あき穂は過去の優勝ロボット･タネガシマシン3を使おうとするが古過ぎて動かない。さらに周りの協力を得て、タネガシマシン3改を完成させるが、今度は操作方法が難しく…。

第3話：タネガシアクセルインパクトォォォォォ！

いよいよROBO-ONE当日。大会で勝負できるまでの完成度を得たタネガシマシンは、優勝決定戦へ進出した。そこで大会二連覇中の謎の仮面ヒーロー、ミスター･プレアデスと対面するが、海翔は体調が優れない。

第4話：一緒に、正義の巨大ロボを造ろう

あき穂はガンつく1建造計画を進めるべく、JAXA種子島宇宙センターに協力を依頼したが交渉は決裂。さらに昴からガンつく1の設計についてダメ出しを受ける。一方海翔は、昴にある話を持ち掛けられ…。

第5話：お兄ちゃんって呼んでいいですか？

宇宙ヶ丘公園で海翔のポケコンを横切った少女の幽霊は、学校でも噂になっていた。海翔は、都市伝説に詳しい淳和と島中を探してみるも不発に終わる。夜には旧南種子島郷土館の中に潜入し捜索を続けるが…。

第6話：夢が終わっちゃったら、寂しい

淳和とフラウがロボ部に加わり、昴、あき穂、海翔はそれぞれに忙しい日々を過ごしていた。そんな中、ホビーロボットの趣味を禁止されていた昴は、稼働テストをしているところを父親の宏武に見つかってしまう。

第7話：ありがとうごじゃいましたっ

「昴が学校に来ない！」と焦るあき穂。それを横目に、海翔はチーター狩りのため、フラウの部屋を訪れた。そこで彼女から、母親がガンヴァレルの監督であること、そして最終回にまつわる事件について聞かされる。

第8話：天王寺綯です。よろしく！

謎の女性はJAXA職員の天王寺綯だった。綯はJAXAが巨大ロボット建造を支援することを条件に、ガンつく1ではなく別の巨大ロボットで万博出展を目指そうと提案するが、あき穂は想像もしなかった答えを出す。

第9話：血と汗と涙の結晶ですから

ロボ部はガンつく1完成の前祝いとして“よいら～いき祭り”に来た。海翔はフラウを夏祭りに誘うために自宅を訪れるが、そのままチーター狩りへ。完成を目前に控えたあき穂は、みさ希へ思いの丈をメールする。

第10話：うちらだからこそ造れるロボを

JAXAに再び招待されたロボ部だが、ガンつく1制作にこだわるあき穂と、新たなガンつく制作の可能性を話す昴の意見が対立する。さらにガンつく2についてドクへ相談するも一蹴されてしまい、あき穂は落ち込む。

第11話：フラグは達成されました

海翔はフラウと共に君島レポート探しを続けていた。フラグ回収を進める中、とうとうチーター狩りに成功。しかしウイルスに感染してしまう。その頃東京では、パワードスーツの暴走事故が世間を騒がせていた。

第12話：どこかひとつでも好きになってくれるまで

海翔は、みさ希と君島コウとの繋がりを探るためレポート探しを続行する。そこへドクが病に倒れたとの連絡が。お見舞いに来た淳和の面会を断り、気弱になったドクはロボクリニックを畳むと言い出す。

第13話：なんという狂った世界

ドクとJAXAの協力で制作が進むガンつく2。流出したガンヴァレル最終話の映像を調べていたフラウは、いくつかのサブリミナル映像から、母親の残したメッセージにたどり着く。残りのフラグ回収を急ぐ海翔は…。

第14話：少しだけこのままで･･･

東京は太陽嵐の影響で大停電。大混乱の中、サーバーを乗っ取られたサービスロボットが制御不能の暴走を始めていた。そしてフラウは偽者の書き込みにより、ロボット暴走事件の首謀者である疑いを掛けられてしまう。

第15話：君に夢を見せてあげよう

太陽嵐以降、エラーを頻発させている“居ル夫。”の大規模サーバーメンテナンスが行われることになった。それをきっかけに、愛理が消える可能性を知った海翔は、君島レポートを見つけられなくなることを危惧する。

第16話：巨大ロボットが、大好きです

稼働テストにこぎ着けたガンつく2。しかし種子島のJAXAから5年ぶりのロケット打ち上げが決まり、ロボ部はJAXAの施設を使用できない状態に。そこでガンつく2をハンガーへ移動させ稼働テストを試みるが…。

第17話：ロボット研究部は、本日をもって解散します！

昴の事故により、ロボ部はスペースアメ社、JAXAからの支援事業が打ち切られ、学校からは廃部を言い渡される。ガンつく2も解体が決まり、あき穂は思い悩む。一方海翔も、最後の君島レポートについて悩んでいた。

第18話：そこに本物のガンヴァレルがいます！

ガンつく2と共に、東京万博にやってきたあき穂と海翔。万博に姉も来ることを知り、久々の再会とガンつく2を見てもらえることに期待が膨らむあき穂だが、海翔は今のみさ希と会うことに不安を感じていた。

第19話：夢なんて、持たなければよかった

みさ希がSUMERAGIを操り、万博会場の破壊を開始。姉を止めようと、あき穂はガンつく2を起動させる。その頃“居ル夫。”上では、万博会場の水没と世界中の停電の様子が映し出されていた。

第20話：今でもロボットが好きですか

あき穂と海翔は、みさ希から真実を確認すべく調布空港へ向かう。だがそこには君島コウに操られた愛理が待っていた。彼がみさ希の意識を乗っ取っていることを知ったあき穂は、姉はまだロボットが好きかと尋ねる。

第21話：ガンヴァレル発進！

ロボ部メンバーと藤田、種子島の住人たちは、ハンガーでガンつく1の改良を進めていた。一方海翔は、澤田から受け取った電磁波照射装置について詳しく調べるため、君島コウに関わりの深い旧郷土館へ向かうことに。

第22話：ここからは、俺たちのゲームだ

いよいよ決戦の時。海翔が操縦するスーパーガンつくとロボ部の面々は、みさ希が待ち構えるJAXAのロケット発射場に乗り込む。それぞれの思いがぶつかる中、あき穂の姉への気持ちは通じるのか…。