當警方詢問出租屋鑰匙持有人員時，孫東明十分篤定地表示，除了他與於連枝之外，沒有任何人持有房門鑰匙。在警方提出熟人作案的偵查判斷後，孫東明立刻主動提供線索，聲稱自己曾撞見女友與陌生男子一同逛商場，舉止親密，懷疑女友存在移情別戀的情況，這也是二人頻繁發生矛盾的核心原因，主動引導警方排查陌生男性，刻意轉移偵查視線。
為全麵核實線索、查清真相，警方迅速兵分三路開展偵查工作。第一組警力全麵摸排於連枝的人際關係網，重點核查異性往來人員；第二組警力走訪出租屋周邊住戶、商鋪居民，排查案發當晚的可疑人員與異常動靜；第三組警力麵向社會公開征集線索，擴大偵查範圍。
大規模摸排結束後，警方發現於連枝的社交圈子十分簡單，性格單純、心性純粹，日常生活兩點一線，沒有複雜的異性往來。除了孫東明口中的陌生男子，於連枝身邊關係親密的異性僅有孫東明一人。孫東明舉報的可疑男子，經多方核查，並無任何異常，也無與於連枝曖昧交往的證據，徹底排除作案嫌疑。
就在案件偵查陷入瓶頸之際，孫東明的前妻向警方提供了不在場證明，證實孫東明案發當晚確實留宿家中。這條證明一度讓警方準備排除孫東明的作案嫌疑，案件偵破工作暫時陷入停滯。誰也沒有想到，一名普通出租車司機的主動舉報，即將撕開所有偽裝，讓隱藏在幕後的真凶無處遁形。
警方麵向社會公開征集線索的通告發布後，一名出租車司機反複回想案發當晚的載客經曆，越想越覺得乘客行為反常，最終主動前往派出所，向警方提供了一條關鍵線索，直接扭轉了整個案件的偵破局勢。
司機回憶，2008年12月3日淩晨時段，自己曾搭載過一名行為怪異的男性乘客。這名乘客上車時手中提著一個密封塑料袋，全程沉默寡言、神情緊繃，舉止十分反常。車輛行駛至城區十字路口時，乘客突然要求臨時停車，下車將手中的塑料袋丟棄在路邊下水道內，隨後再次上車，繼續前往目的地。
深夜乘車、隨身攜帶密封包裹、中途刻意丟棄物品，一係列反常行為十分反常。結合近期發生的出租屋命案，司機察覺到不對勁，果斷選擇報警舉證。警方高度重視這條線索，立刻詳細核實乘客上下車地點、行車路線、丟棄物品位置與最終目的地。
當司機說出最終抵達的小區名稱時，所有辦案民警瞬間警覺。該小區正是孫東明前妻的居住地，與孫東明供述的案發當晚落腳點完全重合。精準的時間、匹配的路線、對應的目的地，讓這名神秘乘客的身份瞬間變得清晰。
為精準鎖定嫌疑人身份，警方嚴格按照刑偵流程，組織照片混雜辨認。民警將孫東明的照片與十餘名相貌身形相近的男性照片混合排列，讓出租車司機當場辨認。司機沒有絲毫猶豫，一眼就精準認出，當晚行為怪異的乘客，就是孫東明。正規的辨認流程、清晰的指認結果，具備完整的法律效力，徹底鎖定了孫東明的作案嫌疑。
鎖定核心嫌疑人後，警方立刻帶領出租車司機前往當晚丟棄物品的十字路口下水道。經過細致打撈排查，警方成功找到當晚被丟棄的密封塑料袋，袋內裝有作案時使用的手套、拖鞋等關鍵物證。技術人員立刻對物證進行生物痕跡提取檢測，成功在物證表麵檢出孫東明的生物信息，鐵證如山，徹底坐實了孫東明的作案行為。
所有虛假偽裝全部被戳穿，所有不在場證明徹底失效。2008年12月4日，警方依法對孫東明實施刑事拘留，以涉嫌故意殺人罪將其抓捕歸案。12月6日，因涉嫌包庇罪，刻意為孫東明提供虛假不在場證明的前妻，被公安機關依法采取取保候審強製措施。
案件偵破的消息迅速傳開，瞬間轟動了整個景德鎮市教育圈層。在所有人的認知中，孫東明絕對與惡性殺人凶手毫無關聯。他不僅學曆出眾、事業有成，還是學校重點培養的骨乾教師，常年擔任英語教研組組長，教學能力精湛，深受領導賞識、學生敬重。
親友、同學、同事對孫東明的評價高度統一。學生時代的他成績優異、多才多藝，擅長長跑，常年在校內賽事奪冠，是眾人眼中的學霸尖子生。步入工作後，他勤懇踏實、溫和內斂，從不與人爭執，待人謙和有禮。工作之餘他還開展課外補習，收入可觀，早早自建四層半小洋樓，生活富足安穩。閒暇時常約親友釣魚休閒，生活狀態安逸平和。
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