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東京行きの東北新幹線車内で、長崎美術財団理事・長崎純子（筒井真理子）がスリに財布を奪われた。鉄道警察隊巡査部長・清村公三郎（小林稔侍）がホームに緊急配備を敷いて犯人を追ったが、大宮駅の雑踏で見失ってしまう。「財布には大切なものが入っていた」と青ざめる純子。後ほど被害届を出すと言って、純子は東京駅内のホテルに向かった。しかし夕方、清村がホテルを訪ねると、純子は部屋で絞殺されていた。純子は５年前に死去した画家・長崎龍一郎の未亡人だった。しかし推定20億円にのぼる遺産の殆どは、長崎記念財団が管理していたという。本庁捜査一課管理官・藤岡一成（浜田晃）らは、財団からも事情を聴取する。しかし代議士として外遊中だった理事長・青山保（村田雄浩）をはじめ、財団関係者にはアリバイがあった。また、純子の所持品からはスナップ写真が見つかる。背景に磐越西線・喜多方～山都の「一の戸鉄橋」が写っていることを、ローカル線を愛する清村は見破った。そして被写体の少女は、制服から喜多方女子高校の生徒と判明。丸の内中央署刑事・秋山和人（中村俊太）と清村は、さっそく喜多方駅に向かった。写真の少女は高木由香（末永遥）、絵が好きな良い子だったという。しかし１月前から急に不登校が始まり、繁華街で補導もされたらしい。清村らは「高木絵画教室」を開く父・陽吉（森本レオ）を訪ねた。しかし陽吉は捜査に応じず、被害者・純子と知合いではないと言い張る。由香は派手な格好で、暴走族の溜まり場にいた。陽吉が連れて帰ろうとしても、由香は言うことを聞かない。神原孝一が薄笑いを浮かべながら「殺された純子の二の舞になっても知らない」と、陽吉を脅している。そこに丸の内中央署捜査係長・染谷京助（山田辰夫）らが訪れた。染谷は神原に、喜多方西署への出頭を要請する。神原は、殺害された長崎純子の兄だった。多額の借金を負う神原には、純子を遺産目的で殺害する動機があった。しかし神原は犯行を否認し、事件当日は佐藤美鈴とSL旅行をしていたと言う。神原のアリバイは、全席指定「SLばんえつ物語号」に乗車して、新津10:01発～日出谷11:29着、同駅で予約していた駅弁「鳥めし」を購入し、日出谷11:32発～会津若松13:23着、同14:03発～郡山15:10着、そして郡山にあるホテルの宴会で夜9時まで過ごしたというもの。清村が純子の死体を発見した時刻が16:30なので、東京での犯行は不可能に思われる。美しい路線を走る鉄道が、殺人のアリバイ道具であって欲しくないという思いの清村。鉄壁にみえる神原のアリバイを、清村は果たして崩すことができるのか？！ そして純子が所持していた写真と「大切なもの」の謎は解けるのか。そんな中、第2の殺人事件が…。
