警方將屍塊蒐集齊全，進行相驗，初步研判死者是男性，除了四肢被利刃砍下之外，左手掌還被砍斷，胸口被剖開，頭顱及生殖器也被砍下，凶手下手十分凶殘。警方研判，凶手將死者的生殖器切下，還將其餘屍塊暴露四散，若不是與死者有深仇大恨，就是刻意誤導警方偵辦。
連續2天發生命案，三重警方倍感壓力，投入大批人力封鎖工地，進行地毯式搜索，希望能夠找到蛛絲馬跡，一名眼尖的警員發現，棄屍現場有好幾個泥巴腳印，而且這些腳印也是光腳，警方趕緊比對女學生命案現場的血腳印，赫然發現大小、形狀一致，是同一個人的腳印，除此之外，警方還在校園內找到1個水果刀的刀鞘，也一併帶回採證。
警方勘驗2起命案的證物時，發現天橋命案的蔘茸藥酒瓶蓋，與校園分屍案的水果刀刀鞘，都貼著相同的白色價格標籤，為了緝凶，警方立刻派人查訪附近上百家超商、雜貨店，最後總算找到破案關鍵。某雜貨店1名女店員一眼就認出標籤是她們的，還語出驚人地表示，購買水果刀的男子經常上門，不但曾買東西不付錢，買刀當天衣服上還沾了血跡，十分醒目。
女店員的說詞讓警方士氣大振，辦案人員研判，會大剌剌穿著血衣買刀，凶手可能是神智不清的煙毒犯，於是調出轄區煙毒犯的檔案，請女店員指認，女店員也立刻認出買刀的是廖明德，警方隨即到他住處找人，但他早一步搭計程車逃逸，警方事後透過監視器掌握計程車車號，順利在台北市逮捕廖男，他被捕時眼神迷茫、走路搖晃，似乎依舊神智不清。
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