專案小組接著查出其中一名竊賊是被列管的毒品人口胡姓男子。警方循線逮捕胡男，胡向警方供稱是受男子王躍凱指使，與另一名吳姓竊賊在台北縣板橋地區尋找目標，2人竊得機車之後，再交給槍手藍家偉做案。
警方根據胡男等人的供詞，鎖定王躍凱、藍家偉追查，但王、藍2人得知共犯遭逮的消息，早已逃逸無蹤。而賊星該敗，就在案發後一個月，藍男某晚現身台北市一間漫畫出租店，離開時，巧遇巡邏警網，員警發現他形跡可疑，上前盤查，藍男隨即對員警開槍，之後拔腿狂奔，員警也不甘示弱回擊，一陣警匪槍戰之後，藍男最後躲至一處巷弄內，飲彈自盡。
藍男的死，讓警方對於查出幕後藏鏡人，一度失去希望，所幸就在藍男自盡後隔天，原本透過中間人傳話，表示拿到安家費就會投案的王躍凱，也被警方逮捕。王男到案後供稱，槍殺吳善九，是由已經潛逃到中國大陸的男子吳信中在幕後操控，吳信中提供112萬元酬勞、4把手槍、數十顆子彈給他和藍家偉執行，同年3月就開始策劃，針對做案細節、逃亡路線進行過多次演練。
專案小組調查發現，吳信中找上王躍凱、藍家偉，聲稱只要「幹掉」吳善九就可有龐大酬勞，商討後決定，由王負責調度人力偷機車、分配槍枝，案發前更3度到服務處附近勘查，擬定執行與逃離路線。同年5月中旬，吳信中給了王4把制式手槍、數十顆子彈，王與藍各持2把做為犯案與防身之用。
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