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夜的年轻巡查因为太困后来睡着了，一直到第二天下午才发现柜子里面的枪不见了，这时候也有警员发现窗户被撬过了。
听完佐藤的讲述，千钧就怀疑是不是有内贼，但是目暮他们也都想过了，可是他们仔细查过了，基本上排除了这种可能。新一也觉得不大可能是内部人员，因为内部人员没必要冒险把窗户撬开。新一在观看了不少线索后，成功在警署厕所处找到了撬开窗户的一根铁棍。
在大家惊喜的眼神中，新一手托下巴开始福尔摩斯式的推理，“这个犯人是头脑冷静、训练有素但身体不够强壮的男子，他事前对警署的情况做过详细调查，知道枪存放的地点，甚至可能事前准备钥匙。他应该是在白天就趁着警署办理各种手续、笔录时就潜入进来，并且藏在极其隐秘的地方，一直等到夜里凌晨人们最困乏的时候，才出来行动。可是不知道有什么意外，藏枪房间的房门钥匙他找不到了，情急之下只好到厕所里用铁棍费力撬开窗户，然后用准备好的钥匙打开枪柜，将枪取走。在天亮时，警署开门办事时候趁乱悄悄离开。他非常谨慎，应该戴着手套作案，所以没有任何指纹留下。对了，这个人很有可能以前当过兵，而且不是特种兵就是侦察兵之类尖刀兵种。”
目暮等听得目瞪口呆，“新一老弟，你的意思是说这个人可能之前到过警署办事？在那时候他搞到钥匙，可是钥匙没有丢啊？”千钧插话到，“目暮警官，据我所知这个世界上有人摸过钥匙后就能记住钥匙的形状，回去就能找人配出来。”大家都一愣，都想不到还有这么厉害的人。佐藤奇怪，“新一，你怎么知道他把房间钥匙丢掉了？也许他根本没有拿到房间钥匙的配件。”
新一摇了摇头，“你仔细看看房门前的锁，被轻轻动过，窗户附近的脚印虽然模糊凌乱，只说明一件事情，这人在那站了很久。根据这人的谨慎来看，你觉得他能够拿到枪柜钥匙的配件，却拿不到更容易的房门钥匙配件吗？”“那你怎么知道他以前可能当过兵？”“很简单，佐藤警官，我问你，你能在不吃不喝不上厕所不发出任何动静的情况下藏在一个非常隐秘又不舒服的地方至少10个小时以上吗？除非是经过特殊训练的人才能做到。当然这是我的推测，所以我说可能。”丢枪的巡查长焦急的询问，“那他藏在什么地方，我们能找的地方都找过了啊。”
千钧突然想到了一个办法，用警局的电话打给绫花，让她把黑闪带来。佐藤一脸黑线，“你不会想用黑闪当警犬吧？它只是条没有经过训练的笨狗，如果需要我们可以向警局申请调警犬。”目暮看了看那位即将退休的巡查长，摇了摇头，佐藤也明白，目暮警官想尽量把枪找回来，不希望这位干了一辈子的老警员晚节不保。然而，黑闪的表现出乎意料，它在嗅了那根铁棍后，先跑到新一身前，千钧急忙拍它脑袋，告诉它不是这个人，黑闪就突然向边上跑去，对着两个半人多高的垃圾桶大声吠。
这下所有人都明白了，那个窃贼曾经藏在垃圾桶里面，还好这两个垃圾桶没有来得及清理，很快鉴识人员开始翻查垃圾，黑闪突然跑过去从里面刨出一把钥匙，叼着跑到千钧脚下蹭。千钧笑着抚摸黑闪的头，用手帕包住钥匙交给佐藤，佐藤接过来插到这个房门锁上，果然打开了。鉴识也确定的确有人曾经躲到那个垃圾桶，这下子所有人都对新一这个国中生佩服万分。
那么接下来目暮让那个老警员赶快确定这些日子到过警署办事的人员，老警员也很着急，可是这一阵子东京治安很乱，每天来的人都很多，不过万幸的是都有记录。这时候有手下报告，歌舞厅发生枪击案件，死者被一把警用手枪当场击毙，经过证实确认是丢失的那把手枪，那位老警员当场心脏病发作晕了过去。
随着案件性质的升级，目暮让新一和千钧先回去上学，有需要再叫他们，千钧笑着拉不情愿的新一离开。等到第四天的时候，目暮警官再次找他们过去帮忙，又接连有两个人被击杀，用的还是那把枪。行凶的地点在三个不同的歌舞厅，歌舞厅强大的噪音掩盖了枪声，三人都是一枪毙命，糟糕的是这三个人没有任何共同点，也都不认识，也找不到共同的仇家。三个人分别是政府官员、高利贷分子、还有一名自卫队军人，这也证明新一的推理，凶手是个军人是正确的。
而警署那边排查结果是居然有50多人有从军或者从警的经历，而且为了保密很多军人退役后，正式的兵种都记载只是普通步兵。偏偏这个凶手每天都出来作案，警视厅快要被逼疯了，东京的歌舞厅数不胜数根本没办法每个都派人埋伏，而且那些歌舞厅都有后台，警视厅也不敢强行封锁。
在千钧看来这案子确实没什么好办法了，凶手肯定就在那50多人中，只能一个个的核对。佐藤警官根据以往经验还从里面抓了几个嫌疑最大惯犯，可他们都不承认是自己干的。佐藤也想过用黑闪来确认，但后来否决了，因为凶手肯定早换衣服洗过澡了，气味肯定变了。新一拿过那50多人的资料一页页的翻看，他首先就排除了佐藤抓的那几个家伙，他们应该没有那么高的智商。终于新一看完后，觉得其中一个叫做织田浩一的人嫌疑很大，让目暮赶快向自卫队确认他的正式兵种。
佐藤也见过这人资料，“不可能是他，这个人有肾病，后来就退役了，身体也不大好，沉默寡言，也从未与人结仇，也没有前科，算得上良好市民。”千钧看了这人照片，怎么是个人都比自己帅，他也觉得这人看上去不像是什么特种兵之类。可是随后目暮警官与自卫军那边老朋友联络结果反馈过来，织田浩一是军中著名的侦察兵班长，若非因病退役，现在恐怕还在军中任职。佐藤不服气，“也许只是巧合呢。”
等他们找到织田浩一家时，这人发现不好跳窗户逃跑了，新一发现他家里的水杯还是热的，佐藤他们急忙出去追击。那位晚上看守丢枪的年轻巡查为了赎罪，不顾一切的追击阻拦，被织田浩一开枪打伤，多亏佐藤赶到，一枪击落了凶手手中的手枪，将其华丽的擒获。
很快事情就清楚了，织田浩一现在失业，他痛恨那些去歌舞厅不务正业的官员，又曾经被高利贷分子毒打过，他更认为去歌舞厅花天酒地的军人简直是帝国的耻辱，因此先后开枪杀死那三人，其实他根本不认识那三人，而他那天晚上盗枪的行动过程与新一推理的完全一致，他不明白警方怎么会这么快就找到自己。新一拉风的说，“我是工藤新一，是个侦探，我是平成年代的福尔摩斯，这是我的助手华森。”
尾声，织田浩一因盗枪连续杀人被判处20年有期徒刑（日本的刑法真轻），佐藤警官因功受到嘉奖，丢枪的巡查长被提前内退，那位失误的年轻巡查因为负伤的功劳只被记过一次。由于这个案子多人死亡，因此新一与千钧得到警视厅罕见的A级奖励。（注：该丢枪杀人案根据中国刑警电视剧《水落石出》改编，特此声明）。