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蝶屋敷での修業を終えた炭治郎たちは、次なる任務の地、《無限列車》に到着する。 そこでは、短期間のうちに四十人以上もの人が行方不明になっているという。 禰豆子を連れた炭治郎と善逸、伊之助の一行は、 鬼殺隊最強の剣士である《柱》のひとり、炎柱の煉獄杏寿郎と合流し、 闇を往く《無限列車》の中で、鬼と立ち向かうのだった。
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漆黒の夜、警察庁にスパイの女が侵入、公安警察の安室透が駆けつけるが、女は車で逃走する。だがそこへ現われたFBIの狙撃手・赤井秀一が放った弾丸により、車は橋の下へと転落して行った。翌日。リニューアルオープンした東都水族館へとやって来たコナンたちは、記憶を失った女性と出会う。彼女の目が左右で色の違うオッドアイであることを知った灰原は、女性が黒ずくめの組織のNo.2“ラム”ではないかとおびえるが……。
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インターハイ優勝後、熊本でのレースに招かれた総北高校自転車競技部。全国の強豪との激闘に向け、メンバーは気合い満点。だが、予期せぬ事態が待ち受けていた。
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高校1年生になったばかりの佐藤一郎は、ある日忘れ物をとりに夜の校舎に忍び込んだところ、青いローブを身にまとい、金属製の杖を持った美少女と出くわした。彼の望んでいた平穏な学生生活は彼女に振り回されることで次第に遠ざかり絶望の淵に落とされる。
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西暦2220年、太陽の300倍の質量を持ち、光をも飲み込む暗黒の天体、移動性ブラックホールが宇宙から地球へと迫っていた。地球連邦政府は、移民船団を組織。サイラム恒星系アマールへの移民を決行するが、謎の大艦隊の攻撃に遭い、船団が壊滅。古代進は移民船団の護衛艦隊司令としてヤマトに乗り込み、大艦隊に戦いを挑む。