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侦察员带回了“谢宝贞”的X光片子，请市局的一位资深法医将“先锋厂”方面带来的那张X光片子一比较，马上得出结论：受伤位置、伤势完全一致。警主于是立刻作出决定：传讯“谢宝贞”！
但是，病历卡上的地址“临青路188号”并非居民住家，而是一家单位——上海第十九毛纺厂。查了该厂职工名单，并无“谢宝贞”其人。侦察员商量下来，随即去管辖派出所查临青路188号附近的居民户口底本，也未发现“谢宝贞”其人。看来，“谢宝贞”和“小龙”一样，是一个杜撰的名字。侦查进行到这里，线索断了！
再次举行案情分析会，侦察员经过一番讨论后认为：“小龙”既然在上海十一家企业医院中选择二钢医院去治疗，自有原因，多半是她对这家医院比较熟悉，或者以前曾去看过病；而把家庭住址定在临青路188号，从逻辑推理角度来说，也绝非偶然，至少她是知道那里是这么一家工厂。临青路188号和二钢医院所在的宁国路同在杨浦区，相距不过两站路。“小龙”对那块区域比较熟悉，估计多半原是杨浦区眉州街道或者平凉街道的居民。据此，警方决定立即在这两个街道内开展暗查。另外，再次派员去二钢医院，向张磊以及给“谢宝贞”拍X光片子、上石膏的医生详细了解有关情况。
警方迅速召集眉州街道、平凉街道各里委会治保委员开会，当场介绍了查缉对象的特征，要求治保委员回去立刻进行秘密查摸，务必在当天晚上前完成此事，将结果报来。所有参加侦查的侦察员都对这项调查寄予着很大的希望，但是，到晚上8点钟当最后一个里弄报来调查结果时，他们失望了——这两个街道总共大约八万居民中并无类似“谢宝贞”这样的一个人物。
与此同时，对二钢医院张磊等二位医生的调查也在进行之中。
侦察员找了外科医生张磊、放射科医生富一迪，但是两人无论怎么回忆，也想不出和“谢宝贞”接触时对方说过什么有侦查价值的话语。这样，有希望提供线索的只剩下一个人了——上石膏的辛宁医生。辛宁这天休息，去苏州游玩了，要隔天才能回来。几个头头交换了意见，决定连夜派警车赴苏州找其调查。
侦察员驱车抵达苏州，找到辛宁下榻的亲戚家时，已是凌晨1时多了。辛宁没有思想准备，乍见侦察员又惊奇又紧张，连听都没法听清来意，好一阵才定下神来，连连点头答应“回忆回忆”。他看了侦察员带去的病历卡上自己记下的处理记录，忽然兴奋起来，拍着大腿叫道：“记起来了！有这么一个姑娘，她是虹口区的！”
哦！侦察员闻言大喜，但因前面一次次希望都落了空，所以对眼前这一幕还有点半信半疑，为首的李平小心翼翼地向对方请教：“辛医生，你怎么知道她是虹口区的？”。
“她家就住在我家隔壁弄堂！”
哦！侦察员又惊又喜，忙向辛宁请教是怎么回事。辛宁说出了3月3日他和“谢宝贞”接触的经过：那天上午，骨折病人特别多，一会儿就来了七八个，最后一个是“谢宝贞”。偏偏只有辛宁一个人当班，只有一个护士学校的实习生做他的下手。那个实习生手脚很慢，惹得辛宁满腹生火，却又不能发泄，但脸面上肯定是很不好看的。“谢宝贞”甚是乖巧，见状便过来帮忙。她做下手倒比那个护校实习生利索，使辛宁的火气渐渐平息了下来。轮到“谢宝贞”上石膏时，后面只有一个病人了，辛宁便和她闲聊起来。她见桌上有一个印有“红星毛巾厂”的杯子，便问辛宁家里谁在那个厂工作。辛宁说他妻子在该厂工作，反问对方怎么知道“红星厂”的。
“谢宝贞”脱口而出：“我家就在‘红星厂’后门口。”
辛宁家也住在那一带，便说了地址。“谢宝贞”看上去感到很高兴，说她拆石膏就不到医院来了，直接去辛宁家拆。辛宁当时答应了。
侦察员听罢，提出了一点疑问：“你看了她的病历卡吗？那上面写着地址，你有没有发现跟她说的不相符合？”
辛宁摇摇头：“我没看。我们上石膏的只记病史，不开处方，所以一般是不看病历卡封面的。”
调查结果报到设在上海市公安局内的“2·28案件”临时侦查指挥部，几个负责人大喜，当即拍板：立即传讯！
3月15日早晨7时许，十多名便衣警察悄然来到虹口区红星毛巾厂后门外的弄堂里，将“谢宝贞”家团团包围。居委会小组长上前叩门，来开门的是“谢宝贞”的姐姐，她见门外站着几条大汉，不禁一怔，还没等她回过神来，侦察员已经一拥而进。客堂间里，一个中高身材、皮肤黑黑的姑娘站在桌前，正提着热水瓶往杯子里倒水，见有人闯进来，她马上把热水瓶放回原处，盖上瓶塞，尖着嗓子喝问：“你们干什么？”
她一边说话，脚下一边往里间挪步。但两个侦察员已经挡住了里间的门，另外两个逼上去，看了看她上着石膏的左脚，＇奇。书＇二话没说，马上揪住，扣上手铐，押了就走。
“谢宝贞”被押进上海市公安局的审讯室时，倪炯敏、刘城、李平已经等待多时了。审讯立即开始——“你叫什么名字？”
“皮勇。”
“年龄？”
“二十二岁。”
“你的职业？”
“我是知青。”
“在哪里插队落户？”
“内蒙古自治区陈巴尔虎旗。”
“怎么来上海？”
“上海是我家，我在内蒙古待着没劲，就回来了。”
“几时回来的？”
“早就回来了，去年夏天就回来了。”
刘城换了个话题：“今年春节你在哪里过的？”
“上海。”皮勇面不改色。她受派遣潜入中国活动前，克格勃的谋报专家给她拿过主意：据可靠情报（估计可能是分析皮勇叛逃时的情况所作的结论，而不是情报）。你的叛逃并未被内蒙古方面察知，那匹马未被中国边防军抓住，逃回本屯了。你如果落网也完全不必害怕，一口咬定是内蒙古知青就是了。皮勇吃了这么一枚定心丸，所以真的不害怕。
接下去又审了几个问题，皮勇都是信口开河回答的。这样，审讯便告一段落，安排皮勇吃早餐，她提出要喝酒、未获准，弄了一碗牛肉面给她吃。
邵冬锋率人拘捕皮勇后，随即对皮勇住处进行了搜查，未搜出“2·28案件”密件或者其他从事间谍活动的证据。侦察员请示临时指挥部后，将皮勇全家人暂移居委会居住，将皮家封闭，派人昼夜看守。与此同时，邵冬锋布置几名侦察员分头找皮勇家人和邻居了解皮勇的情况，掌握了至关重要的一个时间情节：皮勇自去年3月离沪赴内蒙古插队后，直至今年3月2日方才返沪，中间未和家里人通过信。
邵冬锋把这个情况带回市局后，刘城、倪炯敏当即决定立刻接着审讯。原以为在摊出这个证据后，皮勇会举手投降，被迫承认作案情况。殊不料她对警方祭起的这个“法宝”根本不当一回事，“九供不离一辞”，始终咬定自己是去年夏天就返沪了。问她为何家人、邻居都不能为此言作证，她冷冷一笑，反问“我怎么知道”。
审讯再次告一段落，众侦察员聚在一起讨论应当如何对付皮勇。议了一阵，倪炯敏猛然想起从“先锋厂”带来的留在从邝裕祥家里抄出的毛线帽里的那根女性长发，不禁大喜，笑道：“有了，让科学鉴定来说话吧……化验那根毛线帽里的头发！”
此言一出，全室鼓掌。于是当即去皮勇那里取了一根头发，连同从“先锋厂”带来的那根头发，一起送往市公安局技术处作比照鉴定。鉴定结果很快就出来了：两根头发是属于同一个人的。至此，已经完全可以认定皮勇是“2·28案件”的作案者。
三审皮勇，这个扒手出身的克格勃特工仍然咬紧牙关不肯松口。这次审讯特请上海市公安局预审处的一位资深预审员出马，整整持续了十四个小时，但是，皮勇连自己的特工身份都坚不承认，“2·28案件”更是一问三不知。
临时指挥部经过紧急商议，决定分两步走，一步是继续提审皮勇，开展政策攻心和人道感化，力争使案犯如实招供。一步是立刻开始组织力量对皮勇3月2日返沪后的行踪进行严密的调查，对她抵沪后至被捕这段时间内的活动内容列出一张时间表，并且要查明她所接触的每一个人的情况。
后一步行动，警方共出动了四十六名侦察员，昼夜不停连续转了三天四夜，查清了皮勇抵沪后的活动情况：从3月2日抵沪后，3月2日即去二钢医院治骨伤，上石膏后三天未出门、遵医嘱卧床休息。从3月6日开始，在弄堂及附近马路闲逛，走访同学、朋友，称自己是从内蒙古插队地来沪探亲的，至3月15日被捕时，从离家时间上推算，未离开过上海市区。侦察员分析：皮勇作案得手后扭伤脚骨的情节，肯定不在克格勃的方案之内，因此有了她冒险赴沪养伤一节。从这点推理，上海无皮勇的“下家”，皮勇所窃的密件并未转移出去，而由她藏匿起来了。
这几天里，对皮勇的审讯始终没有间断过。上海市公安局预审处派出了三名优秀预审员，倪炯敏也出马助阵。但是，无论怎样努力，都无法使皮勇开口说实话。倪炯敏后来回忆起这段情节时，犹自不无慨叹道：“想想四个老家伙还拿不下这样一个比我们的儿女还年轻的嫩丫头，真是老脸无光啊！”
幸好还有“桃树上不长果子，就到李树底下去”的说法，皮勇不招供，就循着她来沪后的活动轨迹进行调查。侦察员估计皮勇把密件寄放于她的哪个同学、朋友那里，于是决定逐个进行访查。根据前面调查得知，皮勇来沪后曾和十九名同学、朋友有过接触。警方抽调了三十八名侦察员，同时出动访查那十九名对象，没人承认皮勇曾把什么东西寄放在他们那里，只有一个在上海船厂工作时女青年朱某提供了一条很是模糊的线索：皮勇曾向她打听过上海公�