1973年6月中旬的一天，江苏南京三名小学生相约，放学后一起到护城河玩耍戏水，在护城河底，捡到了一个黑色的包裹，以为挖到了什么宝贝，所以就非常激动地赶紧上岸把包裹打开，不料里面竟然藏着一颗人头，三名小学生立马吓得魂不附体，把黑包裹一扔，就连滚带爬地跑回了家，这是怎么回事呢？南京护城河下，为何会突然出现人头呢？
不久后，南京护城河发现人头的消息，马上就流传开来，市公安刑侦大队迅速赶来，驱散人群，封锁现场，而根据刑侦专家对现场的勘验，最终得出判断，在这个人头周围，必然还存有其他的人体器官，所以让现场围观的市民多加注意，果不其然，在三名小学生发现人头之后，在距离不远处，又有人打捞上了人体腹部，和腰部肌肉各一块，当天傍晚，又有市民通报说在距离护城河不远处的荷塘内，又找到了一只人的腿脚骨，公安刑警组织的打捞行动，马上就引起了，居住在护城河周围市民的注意，其中有一位女士向公安提供了一条很有价值的线索。
4天前的一天深夜，她发现她们家里的狗叫唤得非常厉害，次日清晨打开门，准备上班时，她发现在家门口竟然有一块已经腐烂了的肉，但因为忙着上班，所以也没多想，这位女士就将肉随手丢进了不远处的化粪池里，接下来的一段时间内，南京市内各地区陆续都有人纷纷报案，都说发现了疑似人体组织和器官，而公安刑侦大队根据报案人提供的线索，先后在5处河塘、5个厕所、1个化粪池内发现了49块疑似人体组织的残块碎片，大约可以拼凑出将近3分之二的人体，到底是谁这么残忍，毫无人性地制造了这起惨案，而死者又是什么人？公安刑警马上展开了紧锣密鼓的调查和摸排。
公安特别邀请了一些医学专家联合办案，根据拼凑起来的尸体，简单做出了死者的基本画像：20岁左右女性，身高中等偏下，体型偏宽，没有生育历史，手背较厚，但手尖非常纤细，根据对尸体的检验，公安警方和医院方面联合做出最后推断：死者遇害时间大概在一周左右，而根据包裹采用了细麻绳和旧棉布，所以警方判断行凶者也应该是本地人，而且家境并不富裕，根据掌握的初步线索，南京公安刑侦大队就向各地区，申请发放了协查通报，而根据走访和调查群众，警方认为，死者很有可能就是孙小娣、周凤琴和冬兰三人中的一个。
其中，孙小娣的可能性最大，因为除了外貌和体征与死者一致之外，她的右臂上，天生就有一块明显的胎记，与拼接后的尸体相符，另外，孙小娣本人平常有些痴呆，而且父亲孙某有过多次犯罪史，最关键的是，在孙小娣失踪后，对家里的墙壁用石灰进行了重新涂抹。
但经过警方对孙某的多次提审，他除了大喊冤枉之外，也多次郑重声明自己没有杀人，也并不像个杀人犯的样子，难道真是冤枉了他？警察马上又对尸体展开了新一轮的勘验，最终发现，死者手臂上的斑点是腐烂所致，并不是先天胎记，那么死者就肯定不是孙小娣，而周凤琴虽然失踪多日，但外形体征与死者并不相符，所以，也基本被警方排除，那就只剩下了一个答案，死者正是是失踪的钢材厂女工冬兰。
在经过持续不间断地摸排和走访群众过程中，警方逐渐将视线汇聚在冬兰的对象，周武大身上，他是一个木匠，东兰失踪当天，正在给一户人家修理门窗，但在干活期间，却突然旷工，第二天也没见人，直到第三天才神色疲惫地前来劳动，谁也不知道他去了哪儿，而案发后，周武大也将自己与冬兰的合影交给了朋友保管，行为非常诡异，而且很反常，所以，南京公安认为，周武大是杀人凶手可能性很大，就算不是，也一定与凶手有很大的关系，一定知道些什么，因此，在9月中下旬，经公安刑侦大队研究决定：立即逮捕周武大。
但周武大被逮捕归案后，却一口咬定，自己在5月份就已经与冬兰分手，然后就一直没有联系过，冬兰死无对证，而周武大又拒不认罪，而且死者身份也一直没有得到最后确认，所以案情又陷入了难解的死循环，无奈之下，警方只能选择提取死者指纹，来验明正身，可尸体只找到了左脚和左手，而且该高度腐烂，表皮已经基本脱落，想要提取指纹难于上青天，难道就真的要让杀人凶手继续逍遥法外吗？
这时，一个喜欢钻研的警察突然提出一个建议，清朝末年用煤油灯的黑烟，可以显现死者指纹，或许我们也可以尝试一下，结果还真管用，竟然成功将死者的指纹显现出来，并拍摄出了可以用来直接鉴定的清晰照片，有了死者指纹，警察又在钢厂登记表上截取到了一枚冬兰的指纹，经过鉴定和对比，二者指纹完全一致，已经可以确定死者就是失踪多日的东兰。
死者身份确定后，警方也松了一口气，开始重新摸排调查起周武大的社会关系来，结果真的有了全新的发现，周武大曾经向朋友借过一个厨房，警方马上就对该厨房进行了详细的勘验，最后在厨房里，竟然发现了与死者相同的血迹、毛发等一大批罪证。
最终得出结论，这里就是周武大作案的现场，而来经过进一步调查后，警方又惊骇的发现，参与这件事的，并不止周武大一人，他的父母兄弟均参与了杀害冬兰，到底是什么原因？能让一家人如此残忍地杀害一个小姑娘呢？
根据周武大最后的供述，警方终于得知，原来冬兰与周武大处对象的过程中，发现周武大的家庭条件并不好，所以就又在厂子外又新找了一个人，周武大不甘心，就想将之前送给冬兰的价值十几块钱的东西都要回来，却三番五次遭到冬兰的拒绝，两人爆发了激烈的口头争执，周武大在气急败坏之下，一时冲动就用菜刀将冬兰砍杀，然后将冬兰身上的工资全部取走，让父母兄弟们一起将冬兰的尸体解剖，最后弃尸荒野，案情至此终于真相大白，而周武大一家人也必将会受到法律最严肃的惩罚。
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