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。千钧就把自己帮助柯南和小五郎抓住绑匪的事情简单的讲了一遍，当听到那个谷晶子喊他怪叔叔时，三女也都忍不住笑得前仰后合。
千钧恼羞成怒，上去全力镇压她们三个，几个人便在家里打闹起来。等大家累了安静下来，千钧过来抱住她们三个，一边乱摸，一边故意说今天晚上要她们三个侍寝，三个人全都脸红扭他。千钧觉得好像大有希望，然而在她们看完雷打不动的肥皂剧后，二楼的门全都关闭，没给千钧任何机会。千钧无可奈何地回自己房间找周公作伴。
这样的日子持续了几天，离别的愁绪渐渐淡了，当然，千钧依然没有和她们三个突破现有关系，但是彼此的感情都更深厚了，千钧感觉她们好像默认了这种关系，等得只是个能让大家彼此接受的机会。这天傍晚，她们几个像以前一样的准备晚饭，千钧依然在边上伸着魔手捣乱，门外却传来黑闪的吠声，这是来了客人。
平时除了学校的朋友和家人很少有人找到这来，诸女让千钧赶紧去迎接，她们匆忙把被千钧弄乱的衣衫整理一下。来的人居然是赫赫有名的美女演员冲野洋子和她的经纪人山岸荣，原来冲野洋子想找工藤新一对近期发生在自己身边的骚扰事件进行调查。
静杨、直子、小雅见到洋子也是十分激动，她们平时没少看洋子出演的肥皂剧，还向洋子索要了签名。洋子拉住两个双胞胎的手也是惊羡不已，对这三个美少女与一个男生同居也是感到很好奇，还特意跟她们进行了合影。千钧也是挠头，新一这家伙不在，自己又不大擅长，于是自告奋勇带洋子去找毛利小五郎。
毛利大叔又在看洋子的节目，很邋遢的形象。刚刚回到家的柯南，拿到了阿笠博士发明的可以任意变换声音的蝴蝶领结变声器，跑过去跟小兰撒娇，趁机占些便宜，小兰笑着说他一定饿了，自己马上去做晚饭。当千钧冲进来说冲野洋子小姐亲自前来拜访时，小五郎由邋遢大叔瞬间变成超级帅男，手中还拿了一朵不知道从那弄出来的玫瑰花。
小兰和千钧目瞪口呆，柯南惊讶说你是谁？冲野洋子在路上已经听千钧说过这位侦探是自己的超级粉丝，因此也不以为意，对毛利侦探反而颇有些好感。毛利叔叔趁机假公济私，还让洋子给他单独的签名。当然，小五郎对有坏人骚扰洋子的的行为深恶痛绝，决定立即赶过去进行调查。千钧、小兰和柯南也都跟随前往，小五郎抱怨他们跟去做什么，小兰笑着说自己也想看看偶像的房间是什么样子的。
小五郎发现洋子住的地方非常豪华，山岸荣让小五郎务必保密。但是，大家却意外地发现洋子所住的房间里躺着一具死尸，背上插了把刀子，死者是藤江明义。
千钧哀叹柯南和小五郎都是死神照命，两人一起出动想不出事都难。当目暮警官带队赶到时，见到毛利小五郎，忍不住暗笑洋子找谁不好偏偏找毛利。千钧也从汽车的后备箱里面把那三个孩子给抓了出来，千钧抱怨这些孩子怎么跟自己当年一样这么不让人省心。
目暮警官还找来了楼宇管理员，以及洋子的对手，另外一名女演员池泽优子。千钧也观察了一下，他也看不出这个藤江到底是谁杀死的。小五郎与目暮警官以前是搭档，不过目暮警官对他很是恼火，小五郎每次都把大家的侦察方向带到沟里，目暮语带入迷宫让案子越来越棘手。
目暮警官奇怪这个屋子里一直开着空调很热的，洋子说自己走的时候明明已经切断电源了。柯南还带着放大镜，但是这次指挥不动目暮警官，谁让他现在成了孩子了。柯南发现尸体的周围有水迹，所有的椅子都倒在地上只有一张完好站立，在千钧的帮助下，柯南从沙发底下找到了一个耳环，证明是池泽优子的。柯南在现场乱跑结果又被小五郎揍了，小兰只好过去抱住安抚。
千钧看着发笑，步美替柯南打抱不平，踩了小五郎的脚。小兰则把柯南搂在怀里，奇怪新一的去向，柯南一着急差点说漏嘴，千钧急忙把话题给岔开。小兰还说这个有爸爸和目暮警官在案子很快就会解决的，柯南汗，正因为他们两个在案子才解决不了呢。
目暮警官发现凶器是洋子的物品，上面有洋子的指纹，对洋子大起疑心。经过柯南的提示，目暮和小五郎发现港南高中毕业的洋子与死者是同学，洋子不顾山岸的阻止承认了藤江明义是自己的前男友，但自己却被他甩了。池泽优子说耳环自己早就丢了，又谎称没有到过洋子的房间，却被柯南指出连洋子房间的厕所位置都十分清楚，吸烟时又轻易找到了桌上的女神像打火机，那么谎言就不攻自破。山岸荣藏起头发是帮洋子掩饰，也被柯南察觉。
可二人都坚持自己不是凶手，千钧低声对柯南说，自己怀疑那个池泽优子是凶手。大叔为了替洋子脱罪，胡乱指认凶手，目暮却怀疑洋子。池泽优子是个很嚣张的女子，洋子的竞争对手，被洋子枪了女主角，想陷害洋子，在证据面前不得不承认自己偷配了洋子的钥匙，到过洋子的房间，目的是想给洋子制造丑闻，死者的确袭击并且非礼她，但她还是摆脱逃走了，并未杀死死者。千钧认为她可能把洋子的前男友杀死嫁祸洋子。听完千钧的话，目暮警官也认为她嫌疑最大，打算把她当成凶手抓走。
小五郎认定山岸荣是凶手，理由是他为了掩饰洋子曾经与人交往过，手里的头发就是证据。为了让小五郎成为名侦探，柯南情急之下拿起烟灰缸想把他打昏，千钧大吃一惊，这可不是随便什么人都能用烟灰缸将人打昏的，只好出手帮忙。千钧用香取神道流的气合术轻轻拨动了飞起的烟灰缸，经过元太的脑袋反弹到墙上，转而击中毛利侦探的后脑，让大家感觉就像巧合一样。
于是接下来，柯南开始使用变声器发出小五郎的声音进行推理，案件的关键是空调的高温与冰块，都是死者藤江明义精心策划制造出来的，利用冰块的简单把戏，把空调设定在高温之后，再从洋子小姐的梳子上取出洋子的头发，然后站在椅子上一口气从背后倒下，倒在固定在冰块上的菜刀上面。尸体旁的地板上有那个时候固定好的刀柄的凹洞，飞散了的冰块就在上升的室温中融化。
池泽优子却恰好在这个时候偷偷复制了洋子的钥匙闯进来，自然成为最被怀疑的对象，而那些骚扰就是她的安排。藤江明义因为与洋子分手不得复合心生怨恨，为给前女友冲野洋子造成名誉上的困扰，上演了一出闹剧式的自杀，随后助手警官甲乙也从死者日记中找到了相关的佐证。在千钧看来这小子就是傻瓜一个，这是一个谎言误会偶然交织而出的悲剧。这个结果令所有人都惊讶万分。
这时候，毛利侦探被点燃的香烟烧醒，千钧忍不住笑出来。为了不让他起疑，千钧拉着糊涂的毛利侦探委婉的告诉他藤江明义是自杀的推理结果，还大力称赞叔叔果然不愧是名侦探。目暮警官也对毛利侦探刮目相看，说他成为真正的名侦探了，以后还要拜托了。小五郎自然哈哈大笑，开始得意忘形的自吹自擂起来。
不过，目暮警官告诉他，由于这次凶案没有凶手只是自杀，所以不会有警视厅的任何奖励，小五郎的脸色立即变得很难看，多亏了洋子过来表示感谢，还说稍后会付给他委托费，小五郎连忙推却。经千钧斡旋，洋子就送了小五郎一套自己私下拍的泳装写真集，小五郎大喜过望。洋子放弃告优子骚扰了，希望以后继续做竞争对手。至于三个孩子，看到了明星冲野洋子和毛利侦探的精彩推理，感受到了那种惊险与刺激，让他们第一次对侦探事业产生了兴趣，于是单方面决定让柯南同学入伙。
尾声，告别送孩子们回去的千钧后，柯南和小兰拉手回家，途中小兰看到了冲野洋子的节目，佩服她的坚强，而自己却流泪，差太多了。柯南说她也是要拼命隐藏起心中的哀伤以求得歌迷的支持，这就是做偶像的悲哀。小兰想起新一，然后哭了，说自己天天晚上担心的睡不着觉。一周后的晚上，小兰接到新一的电话，说你是不是担心我，自己正在哭着胡说八道？小兰说笨蛋，我才不会哭呢。新一解释自己在处理紧急案件让她不要担心，旁边的千钧一边打趣新一自食恶果，一边玩博士刚刚发明出来的新游戏。