基於這些線索，警方將偵察方向轉入到全麵清查死者的接觸關係上。凡是與死者有經濟來往和兩性關係者均逐一調查，有的甚至被收容審查。在這個過程中，專案組審查的人數達到了幾十人，然而，真正的凶手卻總是巧妙地躲避著警方的追查，始終沒有露出真麵目。每一次當警方覺得似乎已經接近真相時，線索卻突然中斷，嫌疑人難以鎖定，使得案件偵破工作陷入了僵局。
警方在調查中還發現，這些案件的拋屍地點相對集中，這表明凶手的作案現場可能就在附近。從作案手法來看，凶手作案手法一致，都是先將被害人勒死或掐死，然後從大腿根部進行碎屍，之後拋屍。這些跡象表明，凶手有著極強的報複心理，似乎對女性極度仇恨，且此人很可能有過犯罪前科。然而，僅憑這些推斷，想要在茫茫人海中找出凶手，無疑是大海撈針。
在調查過程中，專案組還麵臨著社會輿論的壓力。市民們對案件的關注度極高，他們渴望警方能夠早日破案，將凶手繩之以法。麵對社會各界的期望，專案組的成員們承受著巨大的心理負擔，但他們沒有絲毫退縮，依然夜以繼日地工作著，不放過任何一個細節，努力尋找著案件的突破口。
就在案件偵破陷入僵局之時，轉機終於出現。1992年9月3日，哈爾濱鐵路局某俱樂部的負責人向專案組提供了一條關鍵線索。原來，前一天他去朋友趙某家串門，閒談中得知趙某的妻子王某於去年4月份攜帶bp機離家出走後，便再無音訊。趙某還提到，他曾傳呼過王某一次，時間是去年8月份，回他信息的卻是個陌生男人，對方稱bp機已經賣給他了，讓趙某不要再傳。
這條線索引起了專案組的高度重視，偵查員們立刻前往趙某家進一步了解情況。隨後，他們馬不停蹄地來到市電信局查詢，得知現在使用該bp機的人叫韓明，而且韓明還是一名人民警察，其戶口落在動力區體育街14號，而平時住在那裡的卻是他的弟弟韓利。
韓利，29歲，有著複雜的過往經曆。1979年，他因強奸女學生被判處有期徒刑15年，1987年被假釋。1989年，韓利結婚時，哥哥韓明將體育街14號的住處讓給了他。1991年，韓利又因盜竊兩次被公安機關收審。他的這些經曆，與警方之前對凶手的推斷高度吻合，韓利瞬間進入了警方的視線，成為了這起連環殺人碎屍案的重大嫌疑人。
為了進一步核實情況，1992年9月10日下午1時許，專案組傳訊了韓明。麵對專案組的詢問，韓明剛開始長時間沉默，試圖隱瞞真相。但在強大的心理攻勢下，他最終承認自己名下的bp機並非母親給韓利買的，在這件事上他做了偽證，包庇了弟弟韓利的一些行為。據韓明交代，韓利在南崗地下城有一個攤位，此時去上海辦貨了，這幾天有可能回來。
得到這一消息後，專案組決定抓住時機，對韓利展開深入調查。11日淩晨三時，在夜色的掩護下，專案組對體育街14號韓利的住處進行了秘密搜查。搜查過程中，警方發現了諸多可疑物品，其中包括乳膠手套三副、一個女青年李某的身份證和卷起的一塊綠色地毯等。乳膠手套很可能是韓利作案時用來避免留下指紋的工具，而李某的身份證則直接將韓利與案件中的被害人聯係在了一起，那塊綠色地毯也極有可能與案件有著密切的關係。這些證據的發現，進一步坐實了韓利的嫌疑，讓專案組堅信他們已經找到了關鍵人物。
1992年9月14日下午，哈爾濱火車站人頭攢動，旅客們拖著行李，匆匆忙忙地穿梭在站台和出站口之間。此時，一群便衣警察正靜靜地守候在出站口附近，他們的目光緊緊盯著每一個出站的乘客，神色凝重而專注。他們在等待一個人的出現，這個人就是韓利，那個讓整個城市陷入恐懼的連環殺人碎屍案凶手。
隨著一趟列車緩緩進站，人群開始湧動。韓利拉著行李箱，混雜在人群中，不緊不慢地朝著出站口走來。他的臉上帶著一絲疲憊，卻又透著幾分得意，或許他還沉浸在自己能夠逍遙法外的幻想之中。然而，他不知道的是，一張無形的大網已經悄然向他張開。
當韓利剛踏出出站口的那一刻，守候已久的警察們迅速行動起來。他們如同一群敏捷的獵豹，瞬間將韓利圍得水泄不通。韓利還沒來得及反應，就被警察們牢牢地控製住。他瞪大了眼睛，臉上露出難以置信的神情，似乎不敢相信自己就這樣被抓獲了。
韓利被帶回審訊室後，一開始還試圖抵賴，對自己的罪行矢口否認。他眼神閃躲，言辭閃爍，不斷編造各種謊言來為自己開脫。但警方掌握了大量的證據，麵對鐵證如山的事實，韓利的心理防線逐漸崩潰。在警方強大的審訊攻勢下，他終於低下了頭，交代了自己的作案動機和過程。
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據韓利交代，他從小就厭惡上學，初中時便經常逃學。14歲時，他結識了一名女孩並發生了兩性關係，從此便經常糾結一些流氓到學校調戲女學生。1979年1月9日，他夥同孫某闖入某中學，在光天化日之下，將一名初二的女學生在教室內輪奸，同時搶劫了另一名女生的十元錢，因此被判15年徒刑。1987年，韓利被假釋出獄，但他並未悔改，反而變本加厲。
在他看來，是女性讓他“吃了牢飯”，內心對女性的仇視與日俱增。尤其是對從事性交易的女性，他更是痛恨不已，認為她們“不要臉”“水性楊花”。同時，他也看中了這些女性在日常工作中不會使用真實身份，就算突然失蹤，也幾乎不會有人在意，可以避免被警察調查這一點，於是決定向她們下手。
1990年11月23日，韓利在哈爾濱電影院門前，將一個失足婦女帶到自己在體育街14號的房子中。在發生關係後，他殘忍地將被害人掐死，隨後進行分屍並拋屍。1991年4月3日，他又如法炮製，殺害了第二名被害人。連續兩次作案都未被發現，這讓韓利變得更加猖狂，他的犯罪行為也愈發瘋狂。
1991年4月6日，韓利在某電影院看到身掛bp機及多枚金戒指的王某，他見財起意，當天便將王某誘騙至家中殺害，搶走了她身上的財物。四天後，失足婦女蘇某以高價交易為由來到韓利住處，也沒能逃過他的魔掌。1991年4月13日，一名失足婦女與韓利交好後，卻突然跟彆人跑了，這讓韓利內心扭曲憤恨，他耐心地多天蹲守，最終將該女性殺害。
1992年5月12日，韓利在哈爾濱鐵路工人文化館搭訕李某，將李某騙到自己住所處殺害。次日淩晨，他無所顧忌地扛起李某的死屍，來到鄰居潘玉琴家的菜窖前，用腳踢開菜窖將屍體扔了進去。1992年8月9日，在南崗某電影院門前，韓利看到自己的舊相識陳某，陳某身上所帶的財物讓他暗藏殺心。他以以往一貫的手段將陳某殺害，由於擔心鄰居認出陳某身份，他對屍體進行了毀容等手段後，將其丟進了下水道中。
韓利在審訊過程中，始終不認為自己有錯，口口聲聲說是在“為民除害”。他的這種扭曲的價值觀令人震驚，他將自己的罪行合理化，對那些被害女性沒有絲毫的愧疚和憐憫。他在多起案件中拋屍下水道，除了警方之前推測的原因外，還因為他認為那些女子都“像垃圾一樣臟，下水道是她們的歸宿”。
韓利的落網，讓整個哈爾濱城的市民們長舒了一口氣。這起震驚全城的連環殺人碎屍案終於畫上了句號，人們心中的恐懼也逐漸消散。警方的努力和堅持得到了回報，他們用行動扞衛了法律的尊嚴，給了受害者和市民們一個交代。這起案件也給人們敲響了警鐘，提醒著人們要時刻警惕身邊的危險，珍惜生命，同時也讓人們看到了正義終將戰勝邪惡的力量。
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