书接上回。
在车家耀承认杀人之后，陶祖远被杀一案算是查清了，那姐姐陶祖娟又是谁杀的呢？在这种情况下，警方又开始继续调查郑世渭，而此时的郑世渭正在河南项城。天津公安局立即联系项城警方，让其拘捕郑世渭并送回天津。
第三天，一脸茫然的郑世渭被押解到天津市公安局，对于专案组问他是否知道储占美的大女儿陶祖娟被害。郑世渭点头说当然知道，他还去陶家吊唁过。随后警方要求郑世渭把这些日子的活动情况一五一十排个清楚，此时的郑世渭从兜里拿出两张纸说一条一条地说，这一举动让警方十分吃惊，郑世渭却说：“你们既然来找我，那肯定是已经怀疑上我了，那我跟储占美的事儿你们肯定也知晓了。我也确实对储占美说过一些威胁的话，那不过是气话。我刚刚所说的事情上面有证明人，而且都有两三个，你们只要一查就知道了，我没有作案时间。”
整个专案组七名刑警全部出动，经过仔细调查，郑世渭确实没有作案时间，在他家里也没查到毒药。而审阅其日记，可以看出他对储占美倒是一往情深，并无实施报复的念头。
如此一来，所有线索就断了，专案组认为这两起已经可以认定为由不同案犯作下的命案存在着巧合——致命原因都是中毒身亡，毒药是同一种老鼠药，毒药载体都是黑芝麻制作的食品。如果不是已经确认杀害陶祖远的真凶是车家耀，恐怕很难使人相信姐弟俩是被不同的凶手杀害的。而最后找到了一个连他们自己都觉得不一定有把握的方向——寻找毒药来源。
2月14日，一干刑警一上班就分头上街走访叫卖老鼠药的小贩。当时天津地面上当时有三个帮伙——安徽帮、河南帮和江西帮。其中以河南帮最牛，因为他们出售的老鼠药是自己研制的，毒性最强，别说老鼠了，就是牛马驴那样的牲口也毒得死。刑警把三种老鼠药送交市局化验，结果表明毒死陶氏姐弟的老鼠药还真是河南小贩的鼠药。
刑警在调查中还了解到，三个帮伙卖老鼠药虽然没有划分地段，但帮伙内部却是有规矩的，每个人的叫卖区域都有规定，没有特殊情况不得越界。但负责在陶家贩卖老鼠药的是一对堂兄弟——大龙、小龙。刑警找到这两人，他们承认确实是在这一带叫卖老鼠药，可二人也不可能记住每一个主顾。
在这种情况下，案组报向本区各派出所发了一份《协查通报》，要求各所指派户籍警下到各人负责的管段，通过居委会向居民广泛征集需要调查的信息。2月16日有一个消息传来，一个名叫柏峰的居民向居委会报告称，他在元月24日下午，亲眼看见陶家大闺女向沿街叫卖的小贩买了一包老鼠药。
专案组一听那是大吃一惊，是陶祖娟自己买的老鼠药？难道不是他杀，而是自杀？
专案组立刻约见柏峰。是一个年过六旬的老者，柏老头那天下午，他正在大街上闲逛时，遇见小贩叫卖老鼠药，于是就买了一包。付了钱离开时，看见陶家大闺女也掏钱买了一包。警察就问你没认错人，老头就说：“都是老街坊了，从小看着那闺女长大的。离得这么近，哪会看错人呢？”
当天下午，警方发开始向陶氏夫妇了解陶祖娟是否有自杀倾向。陶裕民夫妇对此都是不假思索地矢口否定，而陶祖娟的班主任和几个跟她关系很好的女生，大家都认为陶祖娟不可能有自杀倾向。
于是，警方又开始研究陶祖娟的日记，看看是不是有什么隐秘，这一看却发现了意外，陶祖娟在1957年12月1日（星期日）的日记里有一句话：“下午陪秀妹去公园。”同样的话，在之前的日记中也曾出现过数次，都是跟游公园有关的，但每次都是“和父母（或父亲、母亲、秀妹、远弟）去公园”，从来没有用过“陪”这个动词。
这个发现引起了刑警的警觉。陶祖娟语文成绩最好，从她的日记中得到印证。她的用词一向都很讲究，写作态度也认真，在同样是去公园这件事上，之前一直用“和”，为什么偏偏在那天的日记里用了“陪”呢？“和”与“陪”虽然不过是一字之差，但意思却是不同的，前者表示“主动”，后者则有“被动”的含义。也就是说，那天姐姐并不是“去公园”之举的主动倡议人，或者即使是她提出来的，也是因为其妹妹的原因。12月1日是一个什么日子？或者那天之前陶家发生了什么情况？
这天之前的情况，陶祖娟在日记里是有记录的，就是本文开始时说到过的其堂伯父陶裕国从香港来天津，跟陶裕民夫妇商谈过继陶祖娟之事的那段时间。这就是说，关于这件事，姐妹俩因为境遇不同，各自是有各自的想法的。陶祖娟自是高兴，但陶祖秀呢，陶祖娟的日记里没有写过高兴还是不高兴，但从这个“陪”字来分析，肯定是不开心的。
这样看来，姐妹俩在去香港定居这件事上是有矛盾的，妹妹对此事似乎“想不通”，可能还对姐姐使过小性子借以发泄。这个矛盾，是不是跟本案有关，而学校也反映。自得知姐姐去香港的事情确定之后，妹妹陶祖秀明显显出一副闷闷不乐的样子，这也可以理解，毕竟在一起生活长达十四年之久的同胞姐妹要分离了嘛。
而且由于姐妹不在一个号班，所以二人很少一起回家。至于买东西，陶祖娟很少买，倒是陶祖秀喜欢，经常在校外的小摊头买零食。警方立即意识到，老头那天所看到的那个买老鼠药的女孩儿，应该是妹妹陶祖秀。
专案组也很快得出结论：下毒的是陶祖秀，其作案动机是出于对姐姐被伯父选中移民香港的忌妒；还可能是想通过下毒使姐姐患病（不一定是想把姐姐毒死），从而让其伯父改变选择，这样她就可以去香港定居了。
下午一时，刑警前往陶家传讯陶祖秀。进门便闻到一股烟味儿，原来陶祖秀返校时见三个刑警出现在校园里，认出正是侦查两起命案的专案组成员，当下知道情况不妙，回家后第一件事儿就是把自己的日记付之一炬。不过，如果刑警连一个十四岁的女孩儿都对付不过来，那就该改行了。陶祖秀进分局后，也就几个回合便败下阵来，哭着对自己的罪行作了交代。
诚如专案组所分析的，陶祖秀是因忌妒而冲陶祖娟下了手。陶祖秀交代，她真的不想害死姐姐，只不过是想让姐姐大病一场，最好留下后遗症，这样，就会迫使伯父改变主意，让她移民去香港了。
连环命案至此终于圆满侦破，这天，正是除夕。
五个月后的1958年6月20日，天津市中级人民法院对该案进行宣判：车家耀犯故意杀人罪判处死刑，立即执行；陶祖秀犯故意伤害致死罪，判处有期徒刑十二年，押送少管所羁押改造，待满十八岁后移押监狱继续服刑。
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