1 月 18 号上午，在平常的案情分析会上，顾向敏提出了一个新的思路：吉慧萍有 120 多斤，连头一块被分成 13 个油纸包，每个包大概 10 斤重。按包裹的大小和重量算，凶手每次最多能运五六包，那他至少得两次才能把尸块扔完。这么显眼的行为，不可能没人留意，能从这儿展开调查。再者，有人看到吉慧萍在中华路附近等人，那她遇害的地方很可能就在南市区，得去查凶手转移和抛尸的那条路线：南市区 —— 黄浦江轮渡 —— 浦东杨思公社。
专案组赶忙向市局申请批准，从刑警一队和刑警二队抽调了一百二十名刑警，分别前往南市区范围内黄浦江的各个渡口展开排查工作。
1 月 20 日，杨思公社薛家浜生产队的社员杜阿秀，她常坐轮渡去南市区摆摊卖菜，给专案组说了个事儿：1 月 2 日凌晨 3 点，她带着菜出村，走在大路上，听到不远处小河 “噗通” 一声响，以为有人跳水，赶紧躲到路边一个草棚里瞧。这时候有个人朝大路走过来，从棚子旁边经过时，她看清了这人的脸。第二天在卷心菜地里发现人头，又瞧见在捞尸体，她知道出事儿了。可她自己是富农出身，不敢去告发，就把这事儿憋在心里了。
那人从她这儿买过好几次菜，她清楚记得这人模样。这人特爱占小便宜，每次菜称好后，还得再抓一把才肯走，她对这人印象可深了，记得这人住在 18 路电车新肇周路终点站那一块儿。
据杜阿秀所讲，专案组大致描绘出案犯的样子：是个男的，四十来岁，身高在 1.70 到 1.75 米之间，身材不胖不瘦，说话上海口音里还带着点江浙味儿，可能是江苏或者浙江的人。以前干过或者现在正干着木工、屠夫这种能把刀斧等工具使得很溜的活儿，家在南市区，平常爱去路边摊买菜，夏天爱穿木拖板。
专案组接着依照这个条件展开排查，虽说曾确定了几个重大嫌疑人员，可经过查证后又都给排除了，到了 1 月底，还是没啥进展。
当晚的案情分析会做出决定，要把划定区域里所有懂木工活和做饭的男的都给统计好，一个一个地进行排查。
2 月 3 日上午，顾向敏接到了杨浦分局打来的电话。说是 2 月 1 号晚上，杨浦区 “上海民兵” 指挥部的巡逻队在街上巡逻时，在长阳路第四制药厂围墙外的小花园里，瞅见一对抱在一块儿的男女。巡逻队当下就过去盘问，这男的看着有四十到五十岁，模样挺猥琐，那女的也就二十三到二十四岁，长得挺苗条，也挺俊俏。巡逻队查工作证，男的姓崔，是上钢二厂的工人；女的叫陈招娣，在群英织布厂上班。
两人被带到杨浦区的 “上海民兵” 指挥部接受询问，崔某表示，自己和妻子长期两地分居，欲火难耐，所以找个女人发泄一下，鉴于他是初犯，就通知上钢二厂保卫处来把人带走；可这个陈招娣态度恶劣，还理直气壮地讲：“你们也算‘专政机关’？就会抓我这种在马路上谈恋爱的，真正的大人物就不敢说了。哼，人家把人杀了，剁碎，扔了，反而没啥事，自在得很呢！”
有个在民兵指挥部办事的杨浦分局刑警队侦查员听到了这话，他马上就联想到了 1.3 碎尸案，赶忙让民兵别审陈招娣了，然后自己给分局刑警队打电话，叫队里来人把陈招娣带回去审，一番 “大记忆恢复术” 下来，陈招娣讲了真话。
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陈招娣的大姐陈来娣跟比她大十岁的上海大达机器厂木匠李泰洋结了婚。这李泰洋特别小气，过节啥的从不看望岳父岳母。陈招娣的父亲没了的时候，李泰洋就掏了 2 块钱当吊丧钱。陈家人气坏了，等丧事办完，就跟李泰洋断了往来。
1971 年 12 月，陈母身体欠佳，陈招娣写信给陈来娣，叫她来瞧瞧母亲。12 月 31 日，陈来娣到了上海，1 月 1 日清早，陈来娣去李泰洋家看女儿，讲在那住两天，可没到半天她就回来了。陈招娣见姐姐脸色苍白，问咋回事，陈来娣啥也不说。当晚，陈招娣被陈来娣的哭声弄醒，又追问，陈来娣说她刚到李泰洋家就闻到一股血腥味儿，李泰洋讲自己杀了个女人，已经砍碎打算扔掉，当下尸块就藏在床底下，陈来娣吓坏了，立马跑回娘家。1 月 2 日就离开上海回江都县老家了。
过了几天，陈招娣在单位瞧见了协查通报，可她没打算告发姐夫李泰洋，她怕姐夫要是被枪毙了，姐姐陈来娣和外甥女会受影响，没了生活依靠。
瞧了陈招娣的口供后，顾向敏特高兴，赶忙下达了四道指令：1、让证人杜阿秀悄悄进行辨认；2、对李的住处悄悄展开勘查；3、把李打的绳结跟现场发现的油纸包上的麻线结拿来对比鉴定；4、在搞这些侦查行动时，派专人悄悄盯着李，要是发现他想跑，就先把他拘留了。
结果，杜阿秀一下子就在那十几张照片里认出了李泰洋的照片。接着，在大达机器厂食堂的秘密辨认中，她也指认了李泰洋。
大达机器厂保卫科排查时，觉着李泰洋表现不错，年年都是先进，就没把他当成怀疑对象报给专案组。结果，保卫科科长因干扰办案这罪名，被开除公职，打发回老家乡下去种地了。
紧接着，2 月 3 日 12 时，专案组让上海大达机器厂派李泰洋去复兴岛上的渔轮机修厂 “办事”，接着就去搜查李泰洋的住处，瞧见地下新浇了水泥地，墙上新刷了石灰浆。侦查员拿工具把 2 厘米厚的水泥地凿开，底下原来的水泥地面就露出来了。刑警挑了些凿下来的水泥，送到市局刑侦技术室做化验。化验结果是：送去的水泥里有 B 型血的凝固物。而吉慧萍的血就是 B 型！这样一来就能确定：这儿就是杀人分尸的头一个现场。
15 时 10 分，一辆警车把李泰洋从复兴岛带回市局，顾向敏没马上问他，而是拿了些麻线给他，叫他用麻线打几个结，接着赶紧把这些绳结送去检验。让痕迹专家把这绳结和包碎尸的油纸包外面的麻线结对比鉴定。没多久鉴定结果就出来了：两份送检的东西是一个人弄的！
铁证面前，李泰洋没法抵赖，只好把自己犯罪的事儿给说了。
原来呀，李泰洋那厂子是劳教的对口单位，常有一些因为男女关系问题的小混混被送到厂里接受劳教，李泰洋是厂里木工班的班长，也常常教导这些小混混。从这些小混混嘴里，他知道了社会上有那种专门靠出卖身体挣钱的女人，想到自己和老婆聚的时间少，离的时间多，李泰洋就忍不住胡思乱想了。
1971 年 12 月 31 号晚上，李泰洋喝了酒，想上街找个 “做那种事” 的女人解解火，走到中华路南路口，瞧见了在那儿到处张望的吉慧萍，李泰洋就过去搭话，聊了几句后，吉慧萍答应跟他 “搞一下”，不过得先吃顿夜宵，然后李泰洋就请吉慧萍吃了顿白菜肉丝年糕。
吃完饭，吉慧萍跟着李泰洋去了他那儿，一番 “亲热” 过后，吉慧萍穿好衣服，张嘴就跟李泰洋要 50 块报酬。李泰洋吓一跳，他一个月工资才 54 块，跟吉慧萍这么一折腾就得 50 块，他这人挺抠门的，这简直要他的老命了。
然而吉慧萍放狠话：“我是云南知青，你要是不给我 50 元，我就说你强奸我，给你安个‘破坏上山下乡罪’！”
李泰洋火冒三丈，立马伸手掐住吉慧萍的脖颈，把她给生生掐死了。
1 月 1 日上午，李泰洋拿把斧头把吉慧萍的尸首给肢解了，接着买了麻线跟油纸，把尸体裹好，把人头包在菜叶里，弄成一颗白菜的样子。之后在 1972 年 1 月 1 日和 1 月 2 日晚上，分两次把尸身运到杨思公社去抛掉。除了人头搁在一块菜地里头，其他部分全都扔到河里了。
到这时候，这个案子经过一个月的侦查办理，被破了。消息传开后，之前那些不实的传言也就不攻自破了。1972 年 4 月 28 号，李泰洋因故意杀人罪，被判处死刑，当天下午就给执行枪决了。这个案件在当时引起了不小的轰动，公安人员们凭借着细致的侦查和不懈的努力，终于让真相大白于天下，给死者及其家属一个交代。