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两人迅速召集了目暮警官、毛利小五郎以及所有相关人员（惊魂未定的女佣中岛、两位下属佐藤和山田），在服部平次主导、江户川柯南精准补充细节下案件开始被破解。
平次以极快的语速，条理分明地揭示了真相：
1. 凶手（女佣中岛）事先在若松达也房门把手（内侧，不易被他人触碰）涂抹了精确剂量的氰酸钾粉末。粉末不会立刻致命，但足以通过接触在短时间内经口摄入发作。
达也有一个根深蒂固的习惯：极度自我中心，对“属于自己”的东西有强烈领地意识。他的房间位于二楼最东侧（视角独特）。
他每次回家或离开房间，都必然会取用客厅点心托盘上，位置与其房间方位（正东）完全对应的那一块点心/食物。这是中岛长期观察、反复确认的“固化行为模式”。
凶手利用了这个“空间-行为”的绑定：达也看到蛋糕托盘，其“视角”会固化在“最东侧那块是我的”
这个认知上（如同他认定房间方位）。他“看不见”门把手上的毒，却“只看见”了那块“绑定”于他位置的蛋糕，并习惯性地拿起食用。毒粉通过他开门时的手，沾染到蛋糕上，最终入口。
2. 动机： 中岛长期痴恋若松社长（耕平），对百合子夫人充满扭曲的嫉妒。
她发现了百合子与佐藤部长的婚外情（并可能找到了百合子策划谋害社长的蛛丝马迹，那封“幽灵信”或许就是她引导或利用的），决心用最痛苦的方式报复——杀死百合子唯一的儿子达也，并嫁祸/刺激百合子。
3. 杀害百合子：当百合子在书房假装处理文件时，中岛利用送茶或询问细节的时机进入。
她早已备好掺有氰酸钾的速溶颗粒（或伪装成药物），趁百合子因丧子之痛精神恍惚、或在她假意安慰递水时，将毒物迅速投入百合子的茶杯。
现场残留的白沫和茶杯将是铁证。她制造了百合子因悲痛和罪恶感“自杀”的假象。
平次的推理直指核心，逻辑环环相扣。
结合在达也门把手和地毯上发现的微量氰酸钾残留（与死者体内成分一致），中岛无法解释自己为何能精准预知达也的行为模式（除了长期窥伺），以及柯南一针见血地戳穿她隐藏的扭曲爱意与恨意…铁证如山！
在众人惊骇的目光和警方的包围下，中岛女士的心理防线彻底崩塌。
