从鉴识在新宿杀死田丸利市那把手枪的子弹着手。一发子弹射穿死者的腹部，卡在壁龛的柱子上；另一发穿过棉被卡在榻榻米里面。因为当时死者是仰躺，子弹是被凶手以枪塞进嘴巴射入的。

经过鉴识，那两发外壳发亮的铜质子弹，是由美制一九一一型四五口径的柯尔特式自动手枪所击发的。项目小组为此大感震惊，因为这个型号的自动手枪，几乎是美国驻军发给士兵的随身武器。

问题是，嫌犯并不是美国士兵，而是不折不扣的日本人。从与美军的关系来看，首先可以设想的是，与驻军有关的日籍工作人员，例如传译员。其实，许多品行不良的日籍传译员后来沦为了恶棍。他们朝这个方向缩小范围侦查，可惜没找到任何有力线索，这也需要极大的耐性与长期努力。

“美军士兵专用的手枪外流，不全然是驻军里工作的日本人所为。有些专门陪美军士兵上床的only[指第二次世界大战后专以外国士兵为卖淫对象的妓女。]和邦邦女郎[语源不详。指第二次世界大战后，在日本各大城市，向占领军卖淫的妓女。一九四七年，在六大城市的妓女约有四万人。]要求以手枪代替嫖妓费，再以五千或六千日元的低价，在黑市里卖给日本人。”

项目小组认为，那些only和邦邦女郎大多聚集在立川基地附近，从那里也许可以找到线索，于是开始朝这个方向下功夫。

事件发生后，项目小组根据子弹鉴识出凶器为四五口径自动手枪，侦查工作都是凭着极大的耐性长期进行。不过，立川附近的妓女们，个个口风很紧，她们担心被卷入风波，被问到这个问题，便像石头般沉默。即使她们没卖过黑枪，平常也干些见不得人的勾当，自然不想逞口舌之快，以免惹来事端。

尽管如此，几个老练的刑警经过不懈的努力终于撬开她们牢如牡蛎般的嘴巴。好在这些妓女彼此经常发生内讧，刑警们便利用这个机会，唆使她们互相检举，许多线索就是从那里找到的。

一般情况是，美军士兵以手枪代替嫖妓费交给妓女，妓女再把手枪交给自己的情夫或皮条客，以五六千日元的低价卖给街头流氓。那些流氓再以七八千日元的价格卖给专做驻军物资的黑市掮客，掮客把手枪转卖给第三者，此时价钱已经涨到一万日元了。