當時的中統局第一處隻是一個對外的機構形式，實際上徐恩曾領導著一個龐大而秘密的“特工總部”，即中統局的前身。李直峰被安排在情報科下屬的密電二股任股長，武子明為副股長，隨員10人為股員。
特工總部內部有著嚴密的分工和管理製度，收發電報由電訊總台負責，翻譯電文由情報科譯電股負責，李直峰又擔負密碼的偵聽和破譯工作，所以這段時間李直峰是難以獲得情報的。但李直峰本職工作做得非常好，偵破許多密電，尤以桂係（廣西）、龍雲係（雲南）、劉湘係（四川）的居多，閻係（山西）居次，因為他破譯的密電多，得到徐恩曾的信任和嘉獎。至於共產黨的密電，他一件也沒有破獲，但也沒有引起任何懷疑。
中統的職責範圍中，對付共產黨是其主要任務。中統的前身——中央組織部黨務調查科在成立之初，主要是幫助蔣介石掃除內部的異己勢力，奪取國民黨的最高領導權。當蔣介石如願以償當上國民黨最高軍事委員會的委員長後，他把目光盯在了自己的頭號敵人共產黨身上。陳立夫對此心領神會，要求特務機構把對付共產黨放在首位，同時要求他們對付國民黨內有反蔣傾向的人。李直峰沒有破獲共產黨方麵的密電，為何不受懷疑呢？這主要是與當時處在特殊曆史時期有關，也與徐恩曾的工作方式有關。
中統頭子之一的徐恩曾，雖然擔任的是副局長，曾一度掌握中統的大權。他對特務工作並不在行，很多事都由手下人去辦。尤其是他喜歡權力與女色，在這兩方麵花了大量精力，無暇去顧及特務工作上具體的事情。既然要依靠下屬去辦事，他也學會了籠絡人心，對有點功績的下屬常常給予嘉獎。還有當時正處於國共第二次合作的初期，在國共兩黨合作共同抗日的大背景下，他對共產黨方麵的情報也就追得不那麼緊，沒把它當成特別大的事。李直峰沒有搞到共產黨方麵的情報，他也沒太在意，更不會懷疑他是共產黨的人。
愛國青年 發現日諜
1937年下半年的一天，徐恩曾帶來一個年輕人，將他分配到李直峰的密電二組。從此，又一個愛國青年加入到密電研究行列，他就是從日本歸國的池步洲。
池步洲1908年出生於福建省閩清縣三溪鄉溪源村，小時候因家境貧困，直到10歲的時候才在他五哥和五嫂資助下上學。池步洲用了3年時間完成了全部小學課程，在此之後考入福州英華書院。在順利讀完中學之後，池步洲於1927年前往日本留學，先是在東京大學機電專業學習。1934年春畢業後，又在早稻田大學工學部學習。1934年從日本早稻田大學工學部畢業後，池步洲曾到中國駐日大使館武官署任職。“七?七”事變爆發後他決定回國參加抗戰，此時在日本留學工作了10年的池步洲，已經娶日本女子白濱英子為妻並生育了3個子女。說服妻子後，他攜妻帶子回到祖國。
池步洲1937年冬天趕到南京謀求抗戰時，蔣介石已經移師重慶，救國無門的池步洲下榻南京華僑招待所正巧遇到了留學期間的老朋友陳固亭。陳固亭此時已是陝西省政府社會處處長，因為陳知道國民黨正在籌建對日密碼情報破譯機關，所以建議池步洲去嚐試譯電，他的話對於一腔熱血的池步洲來說充滿說服力：“中央要找留日同學研譯日本密電碼，蔣委員長說過，誰能譯出日本密電碼，等於前方增加幾十萬大軍。你回國不是為了抗日嗎？還是試試吧。”
就這樣，池步洲來到了中統機構，被分配到李直峰的密電二股。李直峰見他淳樸、愛國、善良，出於對他的愛護，故意沒有發給他加入特務機構的組織表和宣誓書，有意不讓其填寫所謂的“特工誌願表”，也不讓其參加所謂的“宣誓儀式”。以至八個月後，池步洲可以自由地離開中統局。
1938年7月，蔣介石為整合密電資源，命包括中統局在內的所有部門的密電人員全部交給國民黨軍事委員會，由蔣介石的內弟毛慶祥統一領導。就這樣，國民黨的密電研究人員整合到了一起，李直峰也因此順利潛入國民黨的最高軍事部門。
在這以後，發生了幾個插曲。已成為密碼所主要電訊專家的楊肆，有一天從所破譯的情報中，偵收到一份外交密電，係蔣介石手下與日本人暗中來往的一些人員的名字，其中就有他密碼所同事霍某。獲知霍某是日本特務後，令楊肆驚出一身冷汗。沒想到日本的諜報機關無孔不入，許多特工已打入國民黨黨政軍等部門內部！
楊肆聯想到一年前自己在南京差點被日諜綁架，那次肯定是有人出賣自己。1937年11月19日晚，楊肆騎自行車出城北的挹江門去江邊中山碼頭，為隨政府機關西撤漢口的舅舅一家人送行。一路上，兩個身份不明的男子一直盯著他。他騎車回城途經山西路時被那兩個不速之客趕上，將他連車帶人撞倒，並撲上來欲將他拖走。他拚命反抗，三人打成一團。危急之際，駛過來一輛道奇小汽車，車上下來兩位軍人。那兩人見勢不妙，借夜色掩護逃走，楊肆這才未遭綁架。救他的是八路軍駐京辦事處的工作人員。當時要是被綁架，後果會是怎樣真是不堪設想。
當時表兄弟倆經過分析，都懷疑這次綁架事件是霍某暗中搗的鬼。因為傍晚時分，研究組5個人和研譯組閔石麟、孟廣治等6人都不在組裏，被調去國府路電政司協助折卸電訊裝備，打包裝箱，為撤離作緊急準備，可排除嫌疑。隻有霍某借口不舒服，留在辦公室裏，他很可能偷聽到楊肆向溫毓慶所長請假外出的電話，暗中將楊的行蹤通風報信給了日本特務。
由此楊肆還聯想到1936年他堂弟楊述向他反映的一件事。當時楊述來南京住在他那，有一天看舊雜誌，無意間讀到《大眾生活》1935年11月第一卷第三期上的兩則過時的消息，其中之一就是路透社的“就任‘冀東防共自治委員會’外交處長之霍某，曆訪北平的日本大使館、陸軍武官室、海軍武官室等，正式通告委員會的成立，並懇請日本方麵的援助。”那個漢奸“外交處長”叫霍某，這個密碼檢譯所的研譯組長也名叫霍某，兩人是不是同一個人？
楊述將疑惑告訴楊肆後，楊肆認為不太可能。密碼所這個霍某是浙江湖州人，他早年畢業於杭州之江大學，後赴日本留學。回國後，他在上海電台譯製部工作過。“一?二八”淞滬戰爭爆發時，他參加了宋慶齡、蔡元培領導的抗日救國總會，上前線慰問英勇殺敵重創日軍的十九路軍。特別是他進密碼所的擔保人據說是中央審計局長陳其采，陳其采早在民國二年就擔任過南京臨時政府參謀本部廳長，資格恐怕比蔣介石還老。他是國民黨元老級人物、老同盟會員、辛亥年上海大都督陳其美的堂弟，也就是當時政要陳果夫、陳立夫兩兄弟的堂叔。他怎麼會給一個日本漢奸作擔保人呢。楊肆看到雜誌上那張照片上的霍某，與他單位的霍某長得不太像。當時堂兄弟兩人認為兩個“霍某”不太可能是同一人，當過漢奸的霍某難道會傻到自投羅網嗎？
為安全起見，楊肆還是將此事報告了溫毓慶。溫毓慶不敢怠慢，請中統和軍統分別對霍某作過調查，但未發現他有通敵嫌疑。
其實，兩個同姓同名的霍某就是同一人，霍某的漢奸身份早被國民黨軍統發現了。1937年11月，就在楊肆險遭日本特務綁架不久的一天大清早，霍某在悄悄和日本海軍女間諜南造雲子接頭時被憲兵聯合巡邏組拘捕，而南造雲子在幾個漢奸同夥掩護下逃脫了。霍某被軍統治安組人員扣押到軍統總部，新上任的軍統南京區區長錢新民對霍某進行突擊審訊。霍某承認他因受大漢奸殷汝耕拉攏引誘才當了漢奸。錢新民將霍某押送武漢，戴笠單獨提審了霍某。但出人意料的是，霍某不但沒受到嚴懲，1938年3月還被調到軍委會機要室搞日本密碼研譯工作。對此楊肆一直百思不得其解，直到後來打入軍統多年後他才弄清其中的“奧秘”。
這次又拿到了霍某是漢奸的確鑿證據，楊肆將這一情況告訴了王維鈞。王維鈞十分震驚，表示立即將霍某通敵之事通報給軍統，請求嚴加處置。但不知怎麼回事，軍統卻不見有什麼動靜。這事令楊肆、王維鈞對國民黨當局感到悲觀失望。
就在他們感到悲觀失望之時，碰巧的是楊述被派到漢口搞抗日宣傳工作，他經常上密碼所借宿，時常和他們談心。在楊述的引導和影響下，王、楊兩人決心投向共產黨。在楊述的引見下，楊肆見到了當時的中共長江局書記王明，雙方作過長談。與王明談話之後，楊肆非常振奮，於是與王維鈞相約準備一起去會晤當時武漢八路軍辦事處處長李克農。