一、四十九塊碎屍的發現
一九七三年六月十二日，南京的天氣特別悶熱。下午三時許，有一群少年在城東南郊節制閘附近的護城河裡游泳。其中有三人發現水面漂浮著一團棉絮，將它當做水球戲耍。一會兒壓入水中，一會兒用竹棍敲打。終於棉絮團被敲散，從中露出一隻塑膠袋，內裝一顆女人的頭顱，頓時驚動了岸上過路的群眾，便向雨花台七里街派出所報了案。下午七點一十五分，南京市公安局刑警大隊接到報案，當即派人前往勘查。護城河水面寬闊，是秦淮河的一部分，可通往長江和高淳、溧水等縣。塑膠袋用一段細麻繩扎口，袋子已被腐敗氣體脹破。頭顱臉部水腫，眼皮下垂，舌頭外伸，頭髮已開始脫落，顱骨破碎變形。從外形看，死者是一個蓄短髮的女性青年。
刑警大隊接到上述報案不到十分鐘，又接到北郊棲霞分局邁皋橋派出所報告。十一歲的小學生張庭洪，放學後到和平門、燕子磯公路側合班村附近的雙塘捉青蛙，在塘里摸到一隻從踝骨處切斷的女人左腳，原用一塊舊棉絮包裹，插在塘邊淤泥內。勘查現場時又在塘內發現人體腹部和股部的肌肉兩塊。為了查明該塘是否還藏有其他屍塊，偵查人員挑燈夜戰，一邊安裝水泵抽水，一邊繼續打撈。
正在打撈時，距雙塘不遠的曉莊大隊中心二隊婦女隊長葉鳳英又向偵查人員反映，六月八日深夜，她家的狗叫得很厲害，好像是盯著人叫。接著便聽到「叭」的一聲，一塊似泥巴團的東西砸在大門上。當時從窗戶往外看，見有兩個人騎著自行車朝南京市區方向去了。次日晨，其子打開大門，發現門口有一塊肉，便拾起來放在桌子上。葉看到那塊肉的皮子很細，像蹄筒，準備燒來吃。後因聞到一股臭味，就甩到對門馬路邊的糞坑裡去了。經偵查人員打撈，原來是一塊被剪掉奶頭的乳房肌肉和兩塊股部肌肉。
發現人頭和人腳的現場相距三十九華里，但在同一天被發現，它們之間到底有沒有某種聯繫呢?
根據初步檢驗的結果，屍塊的血型相同，腐敗程度相近，而且非人體的重要部位，凡是可以區分性別的屍塊都屬於女性，因此判斷是一起殺人分戶案。於是在當晚召開了分局長、分局刑警隊長會議，對偵查工作做了部署:一是下決心在全市範圍內查找罪犯拋藏的其他屍塊和可疑衣物，以便對案情作進一步的分析;二是迅速調查失蹤的女青年，查明死者是誰;三是以血跡為線索，全力查找殺人分屍的第一現場;四是繼續對屍塊和現場遺留物進行檢驗和研究，為偵查工作提供方向和範圍。
廣大幹警便按照分工，分頭深入到群眾中去做調查，發動群眾扒垃圾堆，清廁所，掏陰溝，打撈水塘，檢查防空洞、倉庫和空房，到處尋找屍塊和女人衣物。只要是發現了有關的線索,都一查到底,弄個水落石出。六月十五日上午，有個清潔工人反映，他在六月十一日晚清理白下區廣藝街和小火瓦巷兩個廁所的過程中，曾發現一塊帶肉的骨頭堵住了糞車的出口，便取出扔到中山門外的垃圾堆中。獲得這一情況後，偵查人員隨即趕到該垃圾堆，冒著傾盆大雨清理查找，結果沒有找到。接著他們便走訪在那一帶拾垃圾的人。有一個小孩提供，前幾天他曾拾到一塊帶肉的骨頭，已經賣給廢品收購站了。偵查人員順線追到收購站，得知該站已把收購的骨頭轉到市廢品公司骨頭倉庫。而倉庫已將骨頭裝了麻包，正準備運往蘇州市加工成骨粉。當即組織了二十名幹警，動員了骨頭倉庫的全體職工，逐一開包查找，將骨頭一塊一塊地取出來，仔細觀察。整整檢查了六十二隻麻包，才將小孩賣給的那塊骨頭查獲，判斷是一塊女人的左膝蓋骨。
在發現屍塊後的八天之內，先後在上述水塘和廁所，以及雙溝、朝天宮、鼓樓、韶山路等地城內城外的五個水塘、五個廁所和一個糞坑共十一個現場，發現女人的骨、肉共四十九塊，包括人頭、肩胛、肋骨、左手、左腳等。但尚缺右手、右腳、右前臂、右小腿，也沒有發現內臟。屍塊最重的三斤半，最輕的一兩多，最長的三十多厘米，最短的十厘米，可以拼成三分之二的人體。
經對十一處現場進行仔細勘查、檢驗和搜索，共查獲與案件有關的物證十項:
1.裝人頭的塑膠袋一隻;
2.扎塑膠袋口的細麻繩一段;
3.死者頭上的髮夾一隻;
4.包屍塊的毛巾一條;
5.舊棉絮三塊;
6.附在棉絮上的黃豆大的紅布一塊;
7.十餘根打著蝴蝶結、呈雞爪形的寶蘭絨;
8.綑紮屍塊的圓定繩一根;
9.附在棉絮上的紫藥水碎瓶蓋;
10.被害者的頭髮。
上述這些物證，都沒有直接反映出被害者或兇手的主要特徵，可見犯罪分子對於這起案件是經過精心策劃的，作案的手段和逃避打擊的方法十分狡猾。
二、對案件性質的初步判斷
根據發案期間中國和阿爾巴尼亞的自行車比賽在南京舉行，在市中心鼓樓廣場東南角樹林邊發現了兩塊屍塊，有的同志認為這是罪犯在揚屍破壞，製造惡劣的政治影響;有的同志認為罪犯殺人碎屍後分散屍塊，主要是為了滅跡，逃避懲罰。有的同志認為節制閘的水是「活水」，人頭可能是從外地漂移來的，並根據大部分屍塊在城北郊發現，拋屍的路線長，推斷殺人的第一現場不在城內，可能是罪犯乘汽車經市區邊走邊拋屍;多數同志則認為，殺人碎屍現場在城內的可能性極大。
經對現場和發現的屍塊、物證等情況進行綜合分析，排除了進行政治破壞的可能性。從被害者的頭顱被敲碎後拋棄在南郊，大部分屍塊拋棄在北郊，乳頭、陰部都被剪割，手腳插在塘邊淤泥內，說明罪犯分散拋藏屍塊是經過周密考慮的，是為了使人分辨不出是什麼肉，是什麼樣人的肉，從而使公安機關難以查明死者。被害者是個女青年，而且很可能在室內被害，說明兇犯與死者具有比較密切的關係，案件的性質屬於姦情殺人的可能性大。
經調查，節制閘的水位半個多月來比高淳縣、溧水縣方向的水位低,但在發案前的二十天沒有開閘，排除了死者的頭顱由外地漂移至此的可能性。從長江到節制閘，中間要經過幾道閘和捕蟹的竹簾，因此頭顱從長江流入的可能性也不大。由此推斷，殺人的第一現場應在南京城內。
查找殺人現場的工作，開始以中華門地區為重點，把剛由中華門地區搬遷到中央門外去的鐵合金廠、塑料廠等五個單位作為排查重點。當時的根據是，被害者的頭顱被拋在中華門外節制閘，而大部分屍塊卻在中央門外的邁皋橋一帶被發現，並且認為罪犯的家可能在中華門地區，工作單位可能在中央門外，作案後先在附近把死者的頭顱拋掉，然後利用上下班，把大部分屍塊拋藏於中央門外。
在偵查工作開展了一段時間以後，對發現屍塊的時間反覆進行了查證，對現場逐個進行了複查，查明鼓樓廣場東南角樹林邊發現的那兩塊屍塊，實際上是從鼓樓廁所里打撈起來的。據兩個打掃廁所的老工人回憶:六月六日或六月七日上午抽第二車糞便時，發現有一塊肉堵住了抽糞的管道，便取出隨手丟在廣場東南角的樹林邊。而開糞車的工人回憶說，該屍塊是六月七日抽第二車糞時發現的。偵查員查閱環衛所調度室的考勤登記，證實該工人在六月六日上午只拉了半車糞，六月七日沒有拉糞，六月八日只拉了一車，都沒有一天抽兩車糞的記載，只有六月九日才真正抽了兩車。這說明在鼓樓廁所發現屍塊的時間應該是六月九日。對幾個現場的查證結果，發現屍塊的時間幾乎都是六月九日。由此判斷，犯罪分子在六月八日夜間拋屍的可能性較大，利用上下班時間拋屍的可能性較小。
經對發現屍塊的各個現場進行反覆勘查，逐步判明查找殺人碎屍現場的重點應放在罪犯拋屍路線上的城區。發現屍塊的有十一個現場，除人頭現場在南郊外，其餘都分布在新街口、鼓樓、中央門至邁皋橋一線。對分布在這幾個街區間的三百七十二個廁所進行調查，並繪製成平面分布圖，發現拋有屍塊的五個廁所都遠離公共汽車站，都在由南向北前進方向的右側，北郊發現屍塊的四個水塘也多在路的右側，說明罪犯自備交通工具從城內到城外分南北兩路拋屍的可能性較大，城北的屍塊是由南向北拋的，城南的屍塊則是由北向南拋的。因此排除了罪犯由鼓樓廣場西北的下關地區出發沿途拋屍的可能性。因為兇犯如果居住在下關地區，則可以向長江拋屍滅跡，沒有必要冒著風險前往市區拋屍。罪犯拋屍行走的路線經過市中心，說明殺人碎屍現場很可能在這個路線上的鼓樓、新街口或從內橋到三山街這幾個街區之內。
又經過近兩個月的調查研究，最後確定以城南的內橋到三山街三個區(秦淮、白下、建鄴)的十五個派出所轄區為查找殺人現場、排查嫌疑線索和調查死者身源的重點。主要根據是:
第一，從內橋到中華門這一片地區沒有發現屍塊，符合罪犯遠拋近藏的一般規律。
第二，罪犯殺人後可能急於處理死者的頭顱和內臟，因而人頭和內臟不會拋得很遠。而城南發現的人頭距上述重點地區較近，群眾反映在附近的朝天宮廁所又發現過腸子，雖然沒有找到，但卻查獲了一小塊腹部肌肉。
第三，位於上述地區的小火瓦巷和廣藝街兩個廁所的位置比較偏僻，不容易找到，而罪犯卻往這兩個廁所拋屍，說明他對這一帶的地形比較熟悉，有可能居住在這兩個廁所的附近。
三、對兇手的推斷
殺人兇手究竟是本地人，或者是外地人?應具備哪些特徵?這是排查兇犯必須首先解決的一個重要問題。
在偵查的初期階段，與對第一現場的認識一樣，也有人認為兇手是外地人。經過一段時間的工作，才統一了認識，是本地人的。
為了弄清現場的環境，偵查人員連續幾個晚上靜悄悄地蹲在發現屍塊最多的北郊邁皋橋一帶的公路旁，觀察這一帶夜間的人員流量和規律，同時深入到附近上夜班較多的工廠訪問。據南京化工廠女工朱蘭英、周長英反映，六月八日夜十二時許，他們在雙塘邊發現兩個男人，其中一個在路上扶著二輛自行車，另一個則蹲在雙塘邊上，這與曉莊二隊婦女隊長葉鳳英反映的情況基本上是吻合的，進而證實這起案件是兩人以上作案，並利用自行車拋屍的可能性。
罪犯肢解屍體是需要時間的。這起案件的罪犯將屍體剔骨去肉、碎為大小數十塊，至少需要五個小時。還必須具備隱蔽的環境和存放屍塊的器皿。根據檢驗，兇犯碎屍時使用了斧、剪等工具，還使用破毛巾、舊棉絮包裹屍塊。這些條件只有在室內才能具備，也說明兇犯在南京有個家。因此在前一階段查找殺人碎屍現場和排查兇手時，確定以「三單」為重點，即對單門獨戶、單身漢、單人集體宿舍的對象開展調查。經對現場遺留的物品做了大量的調查研究工作，採用走出去、請進來的辦法，在南京市和滬寧沿線先後訪問了五十多個行業的近千人，逐步查明了這些物品的產銷地和使用情況之後，才逐漸判明了兇手的主要特徵:
三塊舊棉絮是從舊棉胎上撕下來的，都是舊棉重彈，已使用了三十年左右。也就是說在通常情況下，應為長期居住在城市的老住戶所有。
附在棉絮上的十幾段寶蘭線，是鐵木機紡的，二十一支紗，四股，硫化染色，為本市江寧縣生產。
附在棉絮上的一小塊紅布，經檢驗是尼龍絲紡，一般婦女常用以做襯衣。
包屍塊的毛巾是南京毛絲廠生產的，中間和兩頭已經破損，汗酸腐蝕大，像體力勞動者所使用。
捆屍塊的圓定繩，市場上有供應，是南京織帶廠產品。扎塑膠袋的一段細麻繩，是本市立新制繩社生產的四號一級苧麻繩，除部分銷售蚌埠市和連雲港市外，均在本市各山貨店出售，主要用於制魚網和木工的鋸繩。
以上這些物證，集中說明殺人兇手是本市人，因為許多物品都是南京產的。從棉絮是舊棉重彈、毛巾被汗酸腐蝕的程度大看，兇手本人或其家庭的經濟條件並不富裕，且有可能是體力勞動者。根據苧麻繩和舊棉絮判斷，兇手的社會職業可能是木工或漁民，在南京居住已兩代人以上。因此在八月份以後排查兇手的工作，突出了單開門、獨開戶的老住戶。並以具備上述條件、發案前曾與某個女青年來往密切發案後該女青年去向不明的對象，作為排查兇手的重點。
四、從拼合的屍塊推斷死者的有關情況
這個案件，姦情殺人的可能性較大。因此查明被害人的姓名、住址等基本情況，是偵破這個案件的關鍵。然而被害人的頭顱已被敲碎變形，屍體已被肢解，且已完全腐爛，面貌特徵難以辨認。面對著一堆腐肉碎骨，要查明死者是誰，難度是相當大的。儘管如此，參加偵破此案的偵查技術人員，仍然在千方百計克服困難，設法刻畫被害者的形象。死者究竟是一個什麼樣的人呢?唯一的依據就是已經發現的頭顱和屍塊。因此技術人員首先把屍塊及時做了沖洗、浸泡、防腐和拍照固定等處理。同時對每一屍塊、每一骨骼，都反覆檢驗和研究了多次，為尋找死者的一般特徵和個別特徵狠下功夫。
可以這麼說，從案件發生到案件破獲，這些屍塊都一直在技術人員的手上盤弄，對死者特徵的認識也隨著反覆檢驗的實踐而不斷深化。為了解決檢驗中遇到的種種難題，請教了口腔、皮膚、病理、解剖等九個專業的醫學專家，對部分屍塊和骨骼還做了愛克斯光造影和作模觀察、切片檢驗。還邀集全省法醫進行了一次「會診」。經過不斷地實踐，不斷修正原有的認識，從而比較正確地逐步刻畫了被害人的臉譜。
關於死者的年齡:開始時確定為十五歲至二十五歲，傾向於十八歲左右。為了推斷死者的準確年齡，請教了許多專家。南京市口腔醫院的醫師認為，應抓住死者的智齒已經萌生這一特點去推斷死者的年齡。國外文獻記載，女性智齒萌生在十七歲左右。為了驗證不同地區的人體發育情況有無差別，在該院的積極配合下，專門調查了五十多名女青年,發現南京地區的女性多在十九至二十一歲之間萌生智齒。如果死者是南京人,其年齡應在十九歲至二十一歲之間。又經南京新醫學院醫師對死者的部分骨頭進行愛克斯光拍照檢查，發現被害者的股骨和肱骨的骨骺(注:長骨兩端的部分)與骨體已經吻合，但鎖骨的骨骺與骨體尚未吻合。據文獻記載，股骨和腦骨的骨骺與骨體吻合，女性應在二十五歲以上。據此判斷，死者的年齡應在二十歲以上。
關於死者的身份:通過屍塊檢驗，發現死者皮膚細白，骨骼不粗壯，手指較尖，手腳無老繭，不像是從事重體力勞動的人，可能是城市的女青工或下放倒流回城市的知青，或者待分配的學生。
關於死者是否生育過孩子:根據屍塊反映出來的死者腹部肌肉較薄，無妊娠斑痕，乳頭周圍無乳暈，會陰無撕裂痕等綜合進行推斷，死者未生育過孩子。
關於死者的面貌特徵:經檢驗認定，死者系瓜子臉型，頭髮較薄，上門牙向外呲，小耳朵，尖耳垂，鼻樑上有一顆芝麻大的黑痣，枕部髮際有一塊二分硬幣大小的陳舊疤痕。
關於死者的身高:經過測量已獲得的長骨，乘上不同係數，推斷死者系中下等個子，身高不超過一百五十五公分。結合屍塊的豐滿程度分析，死者的體型比較胖。
關於死者的手和腳:屍塊中有一隻左手和一隻左腳，變形不大，特徵較為突出。特別是手背和腳背較厚，這是有研究價值的。為了提取指掌紋，技術人員進行了反覆的試驗。由於手指手掌的表皮已經脫落，真皮上僅有溝痕存在，但無明顯的突起，用捺印法是無法提取的。別的方法又無文獻記載。試驗結果，用煙燻法獲得成功。即將手指掌上附著一層黑煙，然後用軟毛刷輕輕地刷去表面的菸灰，反映出黑白差別，再通過照相固定。
此外，還根據屍塊表皮層已經腐敗脫落，結合南京六月份室外氣溫較高，而屍塊又多在水中和糞坑內浸泡過，分析死者被害的時間應在發現屍塊前的七天之內。
五、被害者是否孫玉琴
根據案情分析和對死者、兇手的刻畫，在市委領導下，從社會到內部，從地方到部隊，廣泛發動群眾提供線索。先後印發了宣傳資料三萬餘份，召開了上千場次的群眾會議，走訪了十餘萬戶居民，基本上做到了群眾骨幹熟悉案情，一般群眾家喻戶曉;對劃定的重點地區抓住不放，由三名處長帶領五十名偵查員，配合戶籍民警，逐人逐戶地排，一塊一塊地清。
同時注意了後進群眾的發動工作。對收容站和本市的兩個強勞單位都做了重點發動。對這段期間拘留的人犯和突然離開南京的人、以及非正常死亡的人，也都進行了審查。為了查明死者，還向有關地區發出了附有死者頭顱照片的通報，請求協助破案，提供死者和兇犯的線索。
發現戶塊後的第二天，群眾提供南京健康路290號失蹤的女青年孫玉琴，其外貌與死者相似。孫十七歲，中下等個子，體型較胖，短髮，圓臉，寬眉，手背較厚，與初步刻畫的死者形象基本一致。尤其是孫的右臂上有塊「黑記」(母斑)，正好與屍塊右臂部位發現的褐色可疑斑跡相吻合。因此這個線索立即引起了偵查人員的注意，馬上集中力量開展調查。
經初步查證，孫的父親是一個兵痞，曾因偷竊、賭博和揚言要殺人被勞教了四年，釋放後無正當職業，以采草藥為生，經常與人亂搞男女關係。其妻早已離婚，家中只有父女二人。住在緊靠馬路的一個單門獨戶的小房間內，父女二人同睡一床。在其床鋪周圍的牆上發現有用石灰塗抹過的痕跡。有人反映孫玉琴在失蹤前好像「懷孕」了，懷疑孫父怕姦污女兒的事被人察覺而將其女殺害滅口。
孫玉琴很像被害者，孫父的疑點大，這是一個很突出的線索。孫玉琴是否就是本案的被害者?孫父是否就是本案的殺人兇手?這些都需要經過深入的偵查調查才能最後做出結論。然而當時指揮偵破這個案件的個別負責人，在發案後的第四天即六月十五日就認定孫玉琴是被害者，孫父是殺人兇手。並限令收回查找無名女屍的人頭照片。
六月十六日，偵查人員對孫玉琴就是被害者的認定提出異議。
六月十七日，經對屍塊進行反覆檢驗，認為孫玉琴與死者雖有不少相似之處，但也有許多難以解釋的差異。兩人的眼角一圓一尖，頭髮一薄一厚，耳垂一大一小，嘴唇一厚一薄,牙齒一平一呲,身材一過胖一偏胖。加上孫玉琴生活不會自理，連剪指甲都要人幫忙，這與被害者的指甲剪得整整齊齊很不一致。從孫的鞋子看，她的腳也比死者的腳大得多。
又經深入調查，孫父的疑點也下降了。孫家的住房很小，與鄰居只有一板之隔，平時孫屋發出的細微聲響其鄰居都能聽到，不具備殺人碎屍的條件。孫家的房間是三月份粉刷的，並不是用以掩蓋血跡。孫玉琴患過大腦炎，平時有些痴呆，而且早在一九七二年九月四日就失蹤了。當時的情況是:她到河邊洗衣服，因忘了把一塊塑料布帶回，其父便罵了她幾句，之後便外出失蹤了。孫失蹤後，其父曾四處尋找未獲，直到一九七三年六月這次發現碎屍，沒有人在市內見過她的蹤跡。當孫父聽到公安局查找孫玉琴的消息後，心裡十分高興，特地趕到孫玉琴的生母處說:「這下有希望了，公安局出面找就有可能找到了。」情緒很正常。
六月十九日，偵查技術人員圍繞孫玉琴這一線索展開了激烈的討論。多數同志認為，孫玉琴不是本案的被害者，因此也應否定孫父是殺人兇手的嫌疑。
又經對屍塊右臂部的可疑斑跡做了各個部位的切片檢驗，否定是母斑。又請教有關的專家，最後認定該可疑斑跡是屍塊在陽光下腐敗而形成的。六月二十五日，從刑事技術上做出了否定孫玉琴是本案被害者的書面結論。破案後查明，孫玉琴離開南京後，經人介紹到無為、巢縣等地農村找對象，已經結婚安家了。
六、接連的否定
廣大群眾發動起來之後，提供了有關兇手和死者的線索五千二百多條，其中關於死者的線索就有一千八百多條。東方紅模具廠工人周鳳琴反映，有一個外形與死者相似的女青年，經常到她的侄兒沈建國家裡去，發現屍塊後該女青年再也沒有去過沈家。沈是在農村插隊落戶的知青，卻長期住在城市，單獨住一個小房間，附近還有一個小防空洞。發案前夕，沈與其祖母在房間裡竊竊私語:「我就怕節制閘那邊被人發現，一弄出來問題就大了。」因此懷疑沈是殺人兇手。經組織幹警走訪沈的鄰居，並檢查其住處和附近的防空洞，找沈的親屬和沈本人談話，迅速查明了沈藏在節制閘的東西並不是屍塊，而是偷盜的木料，經常到其住處的女青年也查到了下落，從而否定了對沈的嫌疑。
七月三日，群眾又提供龍蒼巷8號李為柄曾與一個叫胡曉雲的婦女姘居，後來因關係惡化而分開了。胡的女兒與死者相似，發現屍塊前夕突然下落不明。李無正當職業，經常與一夥小混混在一起，尋釁鬧事，打架鬥毆。共住三間房子，有作案條件。發案後李用石灰拌土做地坪，居民幹部檢查衛生時在其床頭地面上發現有一大灘血，在沙發底下發現一個洞，洞內有帶血的棉絮和毛髮。於是將李列為主要的線索開展工作。後來查明地上的血跡和沙發底下的污物是胡曉雲生小孩時留下的，血型與死者不同，並在淮安縣農村找到了胡的女兒，排除了李的嫌疑。
在偵查過程中，對本市常住人口、插隊下放、外地來寧的十五到二十五歲的女青年普查了二十一萬多人，其中常住人口十六萬多，一九六八年後插隊的女知青三萬九千多，發案前臨時來寧的外地人一千六百多。通過發函調查、群眾座談、親自走訪，要求做到或者見人，或者見信，查知下落後逐個予以否定。到十月十五日止，全市常住人口中的適齡女青年普查結束，只發現孫玉琴、陳玉蘭、周鳳娣三人沒有下落。孫玉琴在案件偵查一開始就被調查否定了，周鳳娣的外貌特徵與死者迥然不同，唯有陳玉蘭需要作進一步的查證。
七、三查陳玉蘭
陳玉蘭是南京高頻鋼管廠的女徒工，二十一歲，家住建鄴區七家灣7號。一九七三年六月七日上午十時左右離家外出失蹤，查無下落。發現屍塊後的第三天，廠里就向公安機關反映過陳失蹤的情況，以後陳的鄰居又在七、八月份兩次向公安機關反映情況，但都做了否定結論。
第一次，陳玉蘭這一線索是在發現孫玉琴線索之後提出的，當時把孫作為調查的重點，對陳玉蘭沒有引起足夠的重視。據鼓樓區環衛所清潔工人反映，在鼓樓廁所發現屍塊的時間是「六月六日或六月七日的上午」，而陳玉蘭是在六月七日上午失蹤的，如果死者是陳玉蘭，屍塊不會腐敗得如此之快，因此被否定了。
第二次，孫玉琴這條線索被否定之後，通過發動群眾，陳玉蘭這條線索又被重新提了上來。技術人員在進行人像比對時，根據陳玉蘭走出時留有兩條長辮子，而被害者是短髮，認為不相符合。對於死者的髮型，的確做了大量的工作。先是走訪南京三級以上理髮店的師傅，他們一致認為死者蓄的是短髮，在理髮店理的是「游泳式髮型」，已理了一個月以上。偵查員又走訪鎮江、常州、無錫、蘇州、上海一帶的理髮師，他們的看法與南京市理髮師的看法完全一致。對這些意見沒有進行科學考證，而群眾又反映陳是「兩條辮子」，於是便否定了。
第三次，是在深入發動群眾時，領導上要求通過技術「會診」，覆核陳玉蘭是否被害者。技術人員把陳玉蘭的照片與死者的頭面像再次進行全面比對，結果認為陳玉蘭的眉梢走向、左眼的內眥角和耳屏的形狀與死者有差異，因而又一次做了否定結論。
八、堅定的指揮員
陳玉蘭雖然已經做了三次否定，但直到八月十五日仍然查無下落。在這期間，有一部分老同志重新調回公安機關工作。負責指揮這個案件的副局長對陳玉蘭這條線索十分重視，重新組織了一個八人的專案組，由一名副處長負責，對陳的生活作風、個人特點、失蹤前後的活動、以及陳經常接觸的二十多個關係人，由近及遠地進行了詳細的調查。
經過調查，發現陳玉蘭在六月七日以前沒有走出或自殺的念頭。六月六日那天，她一大清早便起床，買魚買蝦，招待她的第五個戀愛對象吃飯，並約好星期天一起外出遊玩。但晚上十點鐘，陳陪第五個戀愛對象逛馬路回來剛往床上一躺，陳母便看到窗外有一個手影在向陳打招呼，好象是陳的第四個戀愛對象周文燕在勾引陳出去，當時便罵了一句:「有事就進來，不要人不做做鬼。」於是那隻手影便不見了。當晚陳沒有再外出。但六月七日上午外出後便失蹤了。
周文燕是秦淮區房管所的木工，二十八歲，他與陳的戀愛曾遭到陳家庭的反對。在三月份，周將陳留在家中住宿，陳的家長便到周家吵鬧，迫使周將陳交出。五月份，陳與別人戀愛，周仍對陳糾纏不休，並揚言:「我就不服這口氣」，「我不會讓她有好日子過」。還說什麼「要敲死她」等等。陳失蹤的那天上午，周在毛家苑47號修理門窗，但未將門窗修好便不告而別。六月八日一整天，周未去上班。六月九日去支農，顯得十分疲勞，休息時就躺下睡覺，並且睡得很沉，有人把他的襪子脫下來放在他的嘴上都未能將其弄醒。發案後，周把與陳戀愛時的合影照片交給他的一個朋友保存留念。根據上述情況分析，陳玉蘭被害的可能性極大;如果她不是本案的被害者，也會是另一起兇殺案件的被害者。
九月十九日，決定將周文燕實行拘留審查。周在拘留以後一口咬定:一九七三年五月份以後與陳玉蘭沒有任何接觸。預審人員經過一段時間的審訊之後，對於周文燕與此案的關係由懷疑、動搖直到最後明確表示:周不像是這起殺人碎屍案的兇手。審訊工作一度處於僵持狀態。
這時，指揮員仍堅定地認為，陳玉蘭的失蹤時間與發現屍塊的時間相近，陳居住的地方又離周文燕家不遠，都在確定的重點偵查範圍之內，如果陳被周殺害，為什麼沒有發現陳的屍體呢?應該緊緊抓住這條線索不放，認真複查各個拋藏屍塊的現場和發現屍塊的時間，對技術檢驗的各項結論要重新進行研究，無論是肯定或否定，都要做出書面結論。並提示陳玉蘭的兩顆門牙與死者的門牙極相似，這是一個固定特徵。至於死者的頭髮長短，那是可變的，長發可以在一夜之間剪成短髮，短髮則不會迅速變成長發。體型的胖瘦、屍塊的斑痕也都是可變的，要具體進行分析研究。指揮員的這些提示，打開了技術人員的思路。
被害者的頭髮雖然理髮師已經做了是短髮的結論，但技術人員此時認為，那僅僅是憑肉眼進行觀察。為了檢驗這一結論是否正確，他們將死者的頭髮理成束，並選擇剪有十天至一個月的頭髮若干，在高倍投影下觀察比對。結果發現十天前剪的頭髮斷面圓鈍，新剪的頭髮斷面毛刺。而死者的頭髮，其斷面與新剪的頭髮特徵相同。同時在死者的亂發中又發現許多碎發，進一步說明死者的頭髮是剛剪的。也就是說，如果死者是蓄著兩條辮子的陳玉蘭，兇手在殺人後也可以把她的長辮子剪掉，使之變成短髮。因此，把頭髮的長短作為否定陳玉蘭是本案被害者的重要依據是不充足的。
九、屍體外貌辨認與掌紋鑑定
死者是否陳玉蘭，人像比對仍然是關鍵。這次比對時，先認真研究了前幾次的否定依據。也就是說那些差異是否屬於穩定的特徵，能不能獲得某種合理的解釋。經過分析研究，發現前幾次人像比對最大的問題是將兩種不同立足點拍下的照片進行比對。對死者的辨認照片，拍攝的立足點是「真實」，而陳玉蘭的照片，是在照相館拍攝的，立足點是「美」。因而兩者在使用光圈的大小、配光的強弱以及拍攝的角度等方面都是有差異的。這個因素在實行人像比對時是應該考慮進去的。再者，罪犯碎屍毀容後的頭顱，加上屍塊已有某種程度的腐敗，在這種條件下拍攝的人頭像與死者生前拍攝的人頭像亦有差異。鑑於上述情況，決定將陳玉蘭的照片直接與死者頭顱上的牙齒、耳朵進行比對。比對結果，發現二者的特徵基本一致。又進一步收集陳玉蘭的各種照片進行比對，偶然地從陳的一張照片上(美術紙印的一寸照片)發現陳的鼻樑上有一顆小黑痣。技術人員立即將陳的其他底片一併搜來，除掉照相館修底痕跡，印放若干張進行觀察，結果在同樣的部位都找到了黑痣。經與死者鼻樑上的黑痣進行比對，兩者大小、形狀、位置完全一致。
在人像比對時還發現一個重要的情況:走訪口腔醫院時，醫生說死者的門牙是呲牙，屬一度超合，她若拍照時一定要露齒，不露出牙齒便會噘著嘴。陳玉蘭的照片所反映出的情況，大多數都是露著牙齒的，唯有一張風景照片未露齒，但卻噘著嘴。經過這些工作之後，人像比對便由否定逐漸趨向肯定。為了尋求更多的認定依據，偵查人員多次走訪了陳的母親。有一次，將死者的手腳照片給陳母看，陳母說:「我不能講這就是我女兒的手和腳，但我女兒的手和腳也是這樣肥厚。」
在她說這句話的啟發下，偵查人員聯想到應該利用這隻手和腳來鑑定是否陳玉蘭。在陳母的協助下，收集了陳留下的鞋子、書信、紙張和一些生活用品。經過檢驗，屍塊中的左腳正好能套上陳的鞋子。研究腳的形態特徵和鞋子的受壓磨損情況，亦與死者的步態特徵基本相同。經對陳玉蘭的左腳絨鞋墊上面的壓痕與死者左腳進行重疊檢驗，兩者完全吻合。
十一月八日，在陳玉蘭的檔案里，偵查人員從陳一九七一年三月填寫的一張職工登記表上，用藥水顯現出一枚陳玉蘭左手留下的汗液掌紋。經與死者的左手掌紋進行比對，特徵完全一致。這枚時隔兩年多的汗液掌紋的發現和提取，在刑事技術上也是一次突破。
經過整整五個月的工作，終於認定這起殺人碎屍案件的被害者就是陳玉蘭。
十、五晝夜的持續搜查
陳玉蘭既然是本案的被害者，周文燕很可能也就是殺害陳玉蘭的兇手了。但過去搜查周的住處，卻沒有發現殺人碎屍的痕跡。殺人碎屍現場究竟在哪裡?是周文燕一人作案或者還有別的什麼人參與?這些問題仍然不清楚。
經對周的交往關係進行調查，發現周曾向白下區三條巷9號的一個朋友借用過一間小廚房，作為經常與陳玉蘭幽會的處所。這個不到六平方米的小房間，是9號院子的小廂房，緊靠大門，前面就是馬路，乍看起來是不具備作案條件的。周的住宅秤砣巷6號，是三進老式房子，周住在二進樓下，天井與8號相通，屬於群眾密集區的大雜院，似乎也不具備作案條件。上述這兩個地方，在周被拘留以後都做過搜查，結果一無所獲。但是偵查人員仍然認為有再次進行搜查的必要，因為在上次進行搜查時，有的同志主觀地認為這兩個地方的環境都不像殺人和碎屍的場所，甚至認為周不一定與此案有關，因而下的功夫不大。
經組織十二名偵技人員對上述兩處進行五天五夜的徹底搜查，終於在三條巷9號小房間的水泥地面上發現了兩灘可疑血跡，經提取化驗是人血，血型屬A型，與死者的血型相同。在秤砣巷6號，從周的三哥周文渝的住室糊牆的舊報紙上，也發現了A型血跡。並從地板下面的門檻縫內，查獲了陳玉蘭生前所穿「越南衫」上的拉鏈。在周家重新彈過的棉花胎和地板下的一團舊棉絮中，發現了與包屍棉絮上發現的相同的寶蘭線。還發現一個缺蓋子的紫藥水瓶，正好與包屍棉絮上發現的紫藥水瓶蓋相吻合。在一隻大澡盆內發現有斧子砍過的痕跡。
從搜查獲得的證據證明，三條巷9號周與陳幽會的小房間和秤砣巷6號周家的住宅，都與殺人碎屍案件有關。前者可能是殺人現場，後者可能是碎屍現場。周的母親湯鳳藻、三哥周文渝二人，可能是本案的知情者或參與者。
十一、突破同謀犯
十一月十二日，繼周文燕被拘留之後，又將湯鳳藻、周文渝二人拘留。現在工作的中心是如何利用已取得的證據，正確地選擇突破口，通過預審，搞清全案的問題。
分析認為三個人犯的共同點是，都以為罪證已經銷毀，迷信母子、兄弟之間的攻守同盟，只要「死活不開口，神仙難下手。」不同點是:周文燕態度惡劣，頑固死守，自九月份被關押以來，隻字不漏，拒不吐實。湯鳳藻系舞女出身，老奸巨猾，加之周文燕是其親生兒子，要從她口中挖出半點東西，似乎十分困難。周文渝為人膽小怕事，拘留以後十分緊張，但在這個案件中可能居於次要的地位，因此決定選擇他作為預審的突破口。
經過耐心地對周文渝進行政策教育，十一月十七日下午，周文渝供認了參與碎屍、拋屍的罪行。根據他的供詞，又從一口水塘內找到了陳玉蘭生前所穿紅外衣的碎片。檢驗碎片成分，與附著在包頭棉絮上的那塊黃豆大的紅布相同。還從盲人王槐辰家中取到裝屍塊的一隻人造革旅行包。
湯鳳藻在提審時能說會道，又哭又笑，不吐真情。預審人員緊緊地抓住她家庭觀念重、既想保周文燕、又想保周文渝的弱點，反覆陳述保周文燕的利害關係，並嚴肅指出，周文燕的罪行嚴重，肯定保不住。你為了保周文燕而不交代問題，實際上是害了周文渝。當她思想鬥爭激烈的時候，突然向她出示一個罪證，當裝屍塊用的人造革旅行包擺在她面前的時候，她不禁大吃一驚，懊悔地說:「文渝不是已經談了嗎，我還講什麼!現在交代太遲了。」預審員乘勝追擊，徹底打掉了她迷信攻守同盟、「能拖一天算一天」的幻想，終於最後交代了策劃分屍毀證的罪行。湯鳳藻為了毀滅罪證,逃避打擊，真是絞盡了腦汁。死者的衣物有的被她燒毀，有的被染成黑色後剪碎拋掉。將包屍塊用剩的舊棉花胎重新彈過。將拋屍用過的人造革旅行包藏在一個瞎子家裡。為了不留下碎屍的痕跡，她將家中的物品一次又一次地做了清理。有一次在清理物品時，發現一隻罈子裝過死者的內臟，怕留下痕跡，便將罈子敲成碎片，然後叫周文渝拿去一塊一塊地甩掉。並多次與周文燕、周文渝訂立攻守同盟。但是，由於預審的突破口選擇得準確，在突破了周文渝之後，湯犯也被突破了。
十二、預審周文燕
兩個同案犯被突破，掃清了外圍，這就為突破主犯周文燕創造了條件。周犯文燕在獄內思想鬥爭激烈，曾兩次企圖自殺。除了加強對周犯的看守外，還利用同監犯人及時掌握他的思想動態。為了一舉突破主犯，預審工作決定分為三步進行:
第一步:調查了解周文燕的生活特點。據周犯所在工作單位的領導和群眾反映，周文燕一貫愛說謊話，犯了錯誤死不承認。另外還了解到，周文燕的生活作風很不正派，他與陳玉蘭相識之前曾與下關區房管所的小王戀愛，多次發生兩性關係。甚至在二人斷絕關係後，還將王騙到山上發生關係。據周的鄰居反映，湯鳳藻一貫溺愛周文燕，以至於從小就養成他吃軟不吃硬的性格特點。
第二步:針對周犯個性特點，對他耐心開展「四大講」。一講科學現代化。隨著科學的發展，技術的提高，許多意想不到的東西都能夠被認識。犯罪分子不管怎樣挖空心思滅證，都不可能使之徹底毀滅，通過科學技術手段是能夠揭露出來的。打消他頑固死守的幻想。二講他犯罪的主客觀原因。指出他原與陳玉蘭關係很好，由於雙方家長的干涉，導致兩人關係破裂。並指出他的靈魂十分骯髒，不僅同陳有不正當的男女關係，而且與王某也有不正當的男女關係，揭露他所謂「作風正派」的偽君子面目。三講黨的政策。用以促使他的思想轉化，減少牴觸情緒。四講他的犯罪對其家庭的牽連。著重指出對其母親的牽連，要「一個人包下來，讓其他人過關」是不可能的，只有把問題談清楚，才能按照罪責的大小做出不同的處理。同時把他當作人看待，不打罵，不諷刺，讓他吃飽睡好，生了病給以治療。
第三步:使用證據，順勢突破。在「四大講」的基礎上，預審員選擇了恰當的時機突然提問周犯:「你在房管所每天上班有無派工單?」答:「有派工單。」又問:「你六月七日上午上班有無派工單?」答:「有。」這時，預審員突然向周出示六月七日派他到毛家苑47巷6號修門的派工單，周看了派工單之後連連點頭。接著又問:「六月七日上午你是否去修門?」答:「去修了。」問:「修好沒有?」答:「修好了。」這時預審員便亮出門未修好的實物照片，周犯看了之後承認門未修好。預審員認為此時直接進攻的條件已經成熟，便緊緊追問:「六月七日上午你與陳玉蘭是幾點鐘會面的?」周犯答:「是上午九點多鐘會面的。」又問:「會面後你兩人到哪裡去了?」答:「到三條巷9號去了。」至此，全案便告突破。
十三、殺人犯的供述
一九七三年六月七日上午，周文燕將陳玉蘭帶到三條巷9號的小房間內，陳提出要周歸還她的照片和工作服等，以示戀愛關係徹底破裂，由此引起爭吵。周犯便將陳摔倒在地，扼頸致死。然後用草墊將屍體蓋上，鎖門返家與湯鳳藻、周文渝商量如何處理屍體。周文燕提出把屍體肢解後丟掉，湯犯提出把屍體轉移到附近王槐辰瞎子家中去肢解，因王家中有客人未成。最後三人商定將陳的屍體運回家中肢解。湯犯去小彩霞街32號向其表弟借了一輛自行車，並指使周文渝去三條巷9號觀察動靜。周文燕在家準備了木板、麻袋、塑料布、斧子、剪刀、繩子等工具。周文渝又去陽升小百貨合作商店購買了塑膠袋十二隻。
當晚九時許，周文燕、周文渝騎自行車到三條巷9號，周文渝在外面望風，周文燕將門反鎖後從窗戶進入，點上小蠟燭，將死者衣褲剝下，用斧子把雙腿砍斷，連同軀幹裝入麻袋。之後由周文渝幫忙把裝屍麻袋放在車架上運回家中。
深夜，在湯犯指揮下，將陳的屍體放在一口大木盆內肢解。周文燕將陳的辮子剪下，湯犯用剪子剪碎，用紙包好。周犯接著又用斧子將死者的頭砍下，按湯犯的主意將頭骨敲碎裝入塑膠袋。然後又將死者的內臟取出，由周文渝和湯犯剪碎，用煤灰攪拌後裝入四隻塑膠袋。周犯又將死者的乳房挖下，剪去乳頭。接著又將死者的會陰部挖下，將全身骨頭剔除後把各部位的軟組織用斧子切成碎塊。當晚一直搞到天亮。他們怕驚動鄰居，不敢使用電燈照明，只點了一盞煤油燈。
六月八日晨，周文燕繼續碎屍，湯犯在門外劈柴掩護。八日下午，周文燕買了一隻人造革旅行包和一包黑色染料，還買了六尺再生布，交給其母縫了一個口袋，供拋屍用。
八日晚，周文燕、周文渝一道騎自行車到南郊，將三包內臟丟在寧、溧公路北側的兩個水塘內，將死者的頭顱拋入節制閘河中。返回途中將右手和部分骨頭拋在中山東路天津橋下，將一塊膝蓋骨拋入小火瓦巷公共廁所。到了深夜，二人又騎自行車去北郊拋屍。途經內橋、新街口、鼓樓和中央門時，將剪碎的死者頭髮散在馬路上，並將部分屍塊拋入鼓樓廁所。最後將死者的左腳、左手和部分屍塊埋藏在雙塘邊的淤泥內，將死者的衣服碎片埋在王家大塘的淤泥中。二犯在曉莊二隊遇到狗叫，周文燕便順手砸了一塊碎屍。
根據周文燕的交代，找到了陳玉蘭的右手和腿骨。至此，全案徹底告破！
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編者按：從本案來看，兇手碎屍的目的是隱藏死者身份，進而隱藏自己。從碎屍塊數上當然不能和南大案相比，但也有可以參考的地方。
首先，兇手拋屍後扔進水裡，很快就被發現了，這是因為大塊屍體在剛開始沉入水底後發生腐敗，最後都會浮上來的，所以我推測南大案兇手想到了這一點，屍體碎的非常小，即使扔到水裡浮上來，輕易也想不到是屍體。而且南大案的兇手後來放棄扔入水裡，我推測過可能是他的住所或者職業和水有關，否則南京水系發達，為何不扔進水裡。
其次，都認為南大案兇手是在挑釁警方，想辦法造成社會恐慌。但從本案來看，兇手只是想拋屍，並沒有挑釁的想法。而屍塊很容易就被發現了，說明拋屍在明顯的地方未必就是挑釁警方，而可能是拋屍需要。
第三，南大案兇手如此小心謹慎，是因為南京刑警很厲害，從本案就可以看出他們非常認真負責，如果南大案兇手真的露出蛛絲馬跡，那麼絕不會這麼久都沒有抓獲他，只能說兇手留下的線索太少，才讓本案長期沒有破獲。
最後，寫出來本案只是希望給對破獲南大案還抱有希望的朋友一點信息，畢竟南京刑警這麼強，我們要相信他們的能力！