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电视动画《纯情罗曼史3》改编自日本漫画家中村春菊原作的漫画《纯情罗曼史》，亦是该系列动画的第3期，剧情从原作第11卷讲起。《纯情罗曼史》动画第3期制作的消息在2014年8月发售的单行本第18卷上公布。

电视动画于2015年7月8日在日本播出，在中国大陆的网络播放权由腾讯视频取得。

在哥哥的朋友、超有名的小说家（兼BL小说家）宇佐见秋彦以家庭教师身份的帮助之下，高桥美咲顺利地成为了大学生。美咲借着哥哥转职的机会寄住到宇佐见的公寓，在同居的过程中，他自觉到自己与宇佐见的关系，以及对于宇佐见感情的变化。某天，美咲得知自己总算升到了大学四年级而感到高兴，但转眼间他就迎来了更进一步的试练。

　　西元2199年，来自太阳系外的敌人加米拉斯帝国，为了挽救母星的危亡，开始侵略其他星球。地球军在与加米拉斯帝国军的交战中惨败，同时加米拉斯帝国军向地球发射大量含有放射能的游星炸弹。地球的抵抗力量越来越弱。本与加米拉斯为双子星球的伊斯坎达尔星球仗义相助，向地球发送了波动引擎和波动炮的设计图纸，并告知地球军本星球拥有清除放射能的设备“宇宙清洗器D”。在与欧洲、美洲失去联系的情况下，地球防卫军利用伊斯坎达尔星球提供的技术将沉睡于海底的大和号改造为宇宙战舰。大和号全体乘员踏上了取回“宇宙清洗器D”的漫漫征程。

　　与温柔友人们度过的，值得珍惜的每一天——                                    
　　美丽而虚幻的，人与妖的物语。                                    
                               　　从小就能看见妖怪的少年·夏目贵志，继承了祖母玲子的遗产“友人帐”，与自称保镖的猫咪老师一起，开始将名字返还给被束缚在友人帐中的妖怪。                                    
                               　　通过与妖怪及与之相关的人们接触，开始摸索自己前进之路的夏目，在与心灵相通的朋友们帮助下，设法守护自己重要的每一天。                         

故事发生在圣夜学院中，亚梦（伊藤加奈惠 配音）是校园里有名的“刺头”，因为她不仅外表凶狠凌厉，有时说话还十分毒舌。然而，这却并非真实的亚梦。亚梦其实十分胆小害羞，她不过是用强硬的外在作为伪装，将其变成能够自我保护的堡垒罢了。                                                                      　　终于有一天，亚梦再也无法忍受生活中旁人对她的诸多误会和误解了，她决定改变，亚梦向“守护灵”祈愿，希望自己的愿望能够成真。让亚梦没有想到的是，第二天，她的床上竟然多了三只守护蛋，守护蛋里装着的，是三名可爱善良的“守护甜心”——小兰（阿澄佳奈 配音）、美琪（加藤奈奈绘 配音）和小丝（丰崎爱生）。在他们的帮助下，亚梦能否重塑自己的形象呢？