在第136話,來自黑衣組織的女子中,柯南的班級轉來了一個叫灰原哀的女生,而同一天少年偵探隊也收到了同校俊野幫忙找哥哥的委托,大家一起去俊野家進行調查,發現了一張夏目漱石的肖像畫,俊野說曾有一個黑衣女人很賞識這幅畫,聽到這些,柯南馬上聯想到了黑衣組織,便急忙帶領偵探隊走街串巷的尋找線索,期間,在便利店遇到的一個使用假錢的男子引起他的注意,于是,一路尾随,推理出了這名男子的去向。
雖然少年偵探團被發現且命懸一線,不過幸好柯南及時趕到,大家得以解救,至于這個黑衣女人根本不是組織裡的人。回家的路上,灰原識破柯南的身份并說自己是黑衣組織的人,而阿笠博士現在已經……,聽到這些,柯南匆忙趕去博士家卻發現博士安然無恙,而這時灰原也回到家,原來她因為姐姐的事情已經背叛了組織并且服用了和柯南一樣的藥讓身體變小,走投無路之下來到工藤家,被博士發現而收留。
為了找尋灰原存有藥物資料的磁盤,柯南一行找到了她姐姐明美的老師廣田教授,趕到時卻發現教授死在一個密封的室内,經過鑒識認定是後腦勺遭到重物撞擊而死,但這其實是一件蓄意殺人案,可疑人物鎖定在白倉、細矢和盛岡三人身上,就在柯南的推理遇到瓶頸時,灰原的一句話點醒了他,他用阿笠博士的聲音道出真相。
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