亨利是一位經验丰富的警官，一天，他接到报案，后水街一间公寓里，发现一名年轻女性死在自己卧室的床上，床头柜上有半杯水，还有一盒开了封的安眠药。
据探员说，死者名叫玛丽，是一名餐厅后勤。初步诊断，是过量服食安眠药致死。最先发现死者的是房东海伦太太。
在等待探员把海伦带来的间歇，亨利仔细察看了玛丽的房间，屋内陈设井然有序，但总感觉有些异样，却又一时说不出来。亨利走到床边，打开床头柜的抽屉，里面有一个盒子，盒子里收着很多信，每一封从信纸到字迹都五彩缤纷，还配有可爱的手画图案，堪称艺术品。看来，年轻的玛丽正在享受美好而浪漫的爱情，她的死亡实在令人惋惜……
“那些都是保罗寄来的情书，他真是一位难得的情人。”探员带着房东海伦走了进来，这位妇人还红着眼眶，她说，“就是那位有名的画家保罗先生，他和玛丽感情一直很好。”
亨利显然有些意外，海伦提到的画家保罗，最近可是位风头正劲的艺术界红人。他的画作常以爱情为主题，充满了浪漫主义色彩，再加上他相貌堂堂、风度翩翩，所以深受女粉丝的追捧。没想到，他竟然是玛丽的男朋友。
海伦太太告诉亨利，保罗和玛丽是青梅竹马，玛丽从小听力上有些缺陷，但保罗并不介意，依然深爱着她。分隔两地的日子里，保罗保持着小时候的习惯，常常给玛丽写信，为了逗玛丽开心，他选各种好看的信纸，用五颜六色的笔写字，还配上插图。每一封信都是玛丽的珍藏。
海伦太太说，前几天她来收取房租时，还无意看过一眼保罗最新的来信，那简直是一首迷人的情诗，让她这个上了年纪的老妇人都不免心动，可是玛丽似乎并不高兴，一副郁郁寡欢的样子。海伦太太原本打算今天下午来找玛丽谈谈心，可是她敲了半天的门，却没有动静，用钥匙打开了门，才发现玛丽已经躺在床上，没了呼吸。
海伦太太伤心地说：“听说保罗先生就要回城住了，他和玛丽应该会很快举行婚礼，真不明白，这可怜的姑娘有什么想不开……”
亨利决定要见见保罗。第二天下午，得知女友自杀身亡的画家保罗，风尘仆仆地赶到了警局。亨利惋惜地说：“保罗先生，请您节哀。”保罗语气低沉：“玛丽竟会如此决绝，真令我难受。”
亨利对保罗说，据房东海伦太太所说，这几天玛丽情绪不佳，不知遇到了什么事。
保罗难过地说：“她写信向我抱怨过在餐厅遇到了一些不开心的事，我当时因为忙，还没来得及回信安慰她。另一方面，我就要回城了，我打算和她结婚，婚后我当然不愿意让她再在餐厅受苦，但没想到，她没有等我……”
说起信，亨利警官问保罗，是如何想到写那些五彩缤纷的信的，又问他是否还留着玛丽的回信。保罗说，写那些五彩缤纷的信一方面是逗玛丽开心，另一方面也是出于职业习惯，对色彩有讲究而为。说起玛丽的回信，保罗懊丧地说，一周前他有很多画稿被人盗走了，而玛丽的回信似乎也被小偷误拿了，他失去了这份宝贵的纪念。
说到这里，保罗情绪低落，伤心欲绝，亨利及时结束了谈话。
几天后，警方对案件的调查告一段落，尽管亨利依然认为还有疑点，但他始终没有找到新的线索，而警方对玛丽是自杀这一判断也得到了证实，案子很快就结了。
几个月后的一天傍晚，亨利回到家中，他关灯躺在床上，望着天花板发呆。不知怎么地，他又想起了玛丽那个可怜的姑娘……这时，窗外的霓虹灯闪烁，亨利的卧室被灯光映照着，一会儿红色，一会儿绿色，一会儿黄色……突然，亨利似乎想到了什么，一下子从床上弹了起来。他拿上外套，很快回到警局，去证物室取回了玛丽的那些五彩信件，渐渐地，他终于看出了端倪。
几天后，亨利在城里一位富家千金的私人派对上再次见到了画家保罗。保罗正端着香槟，和一位千金小姐亲昵交谈。最近他的画作因为他与这位富家千金的恋情而持续被炒热了。据说，这位千金在新闻中，听到了关于保罗那段青梅竹马爱情的报道，被保罗的浪漫和痴情所感动，所以有意对他示好，还答应提供给他更好的创作平台。
只是此刻亨利的出现，让保罗感到很意外。
亨利礼貌地把保罗请进一个包间，笑着说：“保罗先生，看来你很快就走出失去爱人的悲伤了。”
保罗有些许尴尬，但很快恢复了淡定：“人死不能复生，我会永远怀念玛丽，但活着的人总要向前看，不是吗？”
亨利点点头，说：“不但要向前看，还要‘向上’看吧。选择与一位财力雄厚的富家千金结伴，可比守着一个小小的餐厅职员，要明智得多，不是吗？只是你不该为甩掉旧爱就下此毒手！”
保罗瞪大了眼睛，声音都提高了：“警官，你胡说什么，我、我下什么毒手了？玛丽是自杀呀！”
亨利没有回话，从包里取出保罗那些信纸。保罗见了，顺势说道：“你也看到了，我和玛丽也有过美好的过去，这些情书就是见证，我怎么会对她下毒手呢？”
亨利笑了笑，回道：“没错，这些信纸的确是见证，见证了你肮脏、卑鄙的心。”说着，亨利请来了一位工作人员，他把一封信递过去让她念，那位工作人员随即念出了一首含情脉脉的情诗。亨利又让工作人员戴上一副特制眼镜，再读一次信。这次，工作人员却读出了可怕的内容：“玛丽，我爱上别人了，你这个愚蠢的女人，不要一直纠缠我，你应该赶快去死！”
亨里指着五颜六色的信纸说：“我的大画家，你擅长摆弄颜色，你精心设计的信件，不但用了彩色的信纸，还用不同颜色的笔来写信。让一般人看来是深情的情书，但在玛丽眼里，这就是一封绝情的催命信！因为你知道，玛丽是一个全色盲患者！”
原来，那天夜里，亨利在屋里受到霓虹灯光的提示，再回想玛丽屋内的布置，意识到了信纸上的奥秘，随即他请专业人员来印证了自己的猜想。保罗的五彩信纸上，有些单词和字母用了与信纸颜色相近的笔来书写，在正常人看来，不过是“五彩缤纷”的浪漫设计，而在玛丽眼里，那些与信纸相近颜色的字迹会被信纸的颜色“吃”掉，变成一片灰色，那些与信纸颜色相差较大的字迹则会组成一封新的信件。
亨利猜想，玛丽听力不好，身在外地的保罗，只能用信件来与之沟通。他一方面想要甩了玛丽，但另一方面又担心自己的所作所为被曝光会影响他的声誉，所以便想到在信里做了手脚。亨利通过进一步调查，也证实了玛丽确实是一位全色盲患者，而这个秘密，玛丽一直小心保守着，因为她不想有人取笑保罗：画家的女友居然还是色盲！
听完亨利的阐述，保罗双手抱在胸前，依然是一副无所谓的样子：“警官，即使我写了这些信，可玛丽还是自杀的，与我没有关系。我想你今天不会是想要来给我治罪吧？”
亨利叹了口气：“我无法将你逮捕入狱，不过——”
正说着，亨利拉开了包间的门，那位貌美如花的富家千金，此刻脸色难看极了，她望着保罗仿佛看到一个怪物。保罗张口想解释些什么，那位千金可没有给他机会，她把手里的香槟泼在保罗的脸上，狠狠地瞪了他一眼，转身离去。保罗知道，他的新恋情黄了，他的前途估计也毁了。
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