由於柯婦失蹤時機車倒地,警方研判,那即是第一現場,歹徒應該就是當天開車進果園的人。雖然警方努力調查,希望釐清案情、確認男性死者的身分,卻沒有進展,最後決定抽乾水池,期望找到更多蛛絲馬跡。面積不小的水池水深近3公尺,蓄水量可觀,警方花了6小時才抽乾,原本期待找到死者的手機或證件,卻一無所獲。
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案發一週後,警方終於根據男性死者的DNA,查出他是家住台南市區、從事園藝造景生意的失蹤人口陳姓男子,他在同年9月13日告訴家人,要跟朋友到台南玉井山區看「樹種」後,從此人間蒸發。
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警方調查,45歲的陳男離婚有女友,他當時在楠西鄉承攬水利局的綠美化工程,經濟狀況不錯,不太可能為錢殺害柯婦,警方懷疑,他可能是因為工程或感情糾紛遭到歹徒挾持、殺害,柯婦不巧撞見命案,才慘遭滅口。根據陳生前的手機訊號位置顯示,案發當天上午11點到下午4點,他都在玉井地區繞行,4點後才進入南化山區,警方推測,他遇害的時間就在4點後。
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直到30日,警方在陳男女友住處找到他和男子柯世銘簽的買賣契約,又查出柯女友的休旅車,與13日開到南化芒果園的車款一致,因此鎖定柯男等人涉案。
最後,警方在台南市一家PUB逮捕老闆柯世銘等3男1女,雖然柯否認犯案,但共犯陳俊傑、江武哲坦承協助柯殺人棄屍,柯只能俯首認罪。
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