在第136话，来自黑衣组织的女子中，柯南的班级转来了一个叫灰原哀的女生，而同一天少年侦探队也收到了同校俊野帮忙找哥哥的委托，大家一起去俊野家进行调查，发现了一张夏目漱石的肖像画，俊野说曾有一个黑衣女人很赏识这幅画，听到这些，柯南马上联想到了黑衣组织，便急忙带领侦探队走街串巷的寻找线索，期间，在便利店遇到的一个使用假钱的男子引起他的注意，于是，一路尾随，推理出了这名男子的去向。
虽然少年侦探团被发现且命悬一线，不过幸好柯南及时赶到，大家得以解救，至于这个黑衣女人根本不是组织里的人。回家的路上，灰原识破柯南的身份并说自己是黑衣组织的人，而阿笠博士现在已经……，听到这些，柯南匆忙赶去博士家却发现博士安然无恙，而这时灰原也回到家，原来她因为姐姐的事情已经背叛了组织并且服用了和柯南一样的药让身体变小，走投无路之下来到工藤家，被博士发现而收留。
为了找寻灰原存有药物资料的磁盘，柯南一行找到了她姐姐明美的老师广田教授，赶到时却发现教授死在一个密封的室内，经过鉴识认定是后脑勺遭到重物撞击而死，但这其实是一件蓄意杀人案，可疑人物锁定在白仓、细矢和盛冈三人身上，就在柯南的推理遇到瓶颈时，灰原的一句话点醒了他，他用阿笠博士的声音道出真相。
