調查發現鞠的兩個哥哥在黑龍江漠河打工，但派員追捕後並未發現鞠的蹤跡。
與此同時，對陳山西手機的監控有了重大發現：一個來自遼寧丹東東港區的可疑號碼曾聯係過陳山西。
偵查員火速趕往丹東，發現電話源自海邊碼頭的公用電話，沿岸停靠著上千艘漁船，排查難度極大。
正當偵查員一籌莫展之際，5月10日和12日，陳山西的手機又先後與丹東火車站和北京永定門火車站的公用電話有過聯係，信號顯示其活動軌跡已從河南轉移至北京。
偵查員判斷鞠、陳二人很可能已潛回北京，於是立即收隊返京。
大隊領導與四隊領導研判後，認為鞠、陳回京後很可能會回到相對熟悉的送誠水站附近活動，指示偵查員繼續圍繞該站進行秘密偵查。
5月17日，苑士傑隊長帶隊到白紙坊派出所請求協查。轉機出現在19日下午，送誠活力商貿中心的女會計王令玉山西朔州人）恰好來派出所辦理暫住證。
戶籍民警恰巧也是山西人，便以老鄉身份與她攀談起來，看似不經意地問起：“聽說你們單位以前有個叫鞠遇春和陳山西的，他倆還在嗎？”
王令玉毫無戒備，快人快語地答道：“在呀！昨天我還看見他倆了呢！”
民警心中一震，不動聲色地送走王令玉後，立即將這一關鍵情報報告給了偵查員李平河。
5月20日晚9時許，刑偵總隊大隊長滕、薛副大隊長以及苑士傑隊長親自帶領13名偵查員，以清查暫住戶口的名義，突然包圍了送誠活力商貿中心。
當時經理朱鐵鬆不在現場，有10名員工正在卸貨。
經過仔細盤查，偵查員成功從人群中抓獲了鞠遇春和陳山西。
經過連夜突審，到5月21日早晨8點，二人的心理防線終於崩潰，如實供述了夥同朱鐵鬆殺害程玉龍並殘忍碎屍、拋屍的滔天罪行。根據他們的供述：
早在2001年11月，朱鐵鬆就與陳山西密謀，由朱出資1.2萬餘元，讓陳找人“做掉”程玉龍。
陳山西隨後物色了老鄉鞠遇春，並於2002年1月將其帶到水站打工。為實施犯罪，朱鐵鬆於3月12日在豐台區中頂村以租庫房為名，租下兩間平房，作為作案地點。
4月12日，朱鐵鬆帶著陳山西前往新發地日用雜品商店，購買了三把菜刀、兩把斧頭和多個旅行包、黑色塑料袋等作案工具。
4月14日，朱鐵鬆購買了那張130……手機卡。15日晚8點多，朱鐵鬆以陪同洗澡、查看新租庫房為借口，將程玉龍騙至中頂村出租屋。
鞠遇春打開院門，陳山西則潛伏在外屋門後。
程玉龍剛踏進屋內，陳山西便用斧背猛擊其頭部，程玉龍下意識躲閃，斧子砸中頸部，他奮力反抗並驚呼：“朱子，我待你不薄啊！”
朱鐵鬆恐事情敗露，從後方攔腰抱住程玉龍，厲聲喝道：“快捂他嘴，彆讓他喊！”
鞠遇春上前捂住程玉龍的嘴，朱鐵鬆隨即掏出匕首，朝程玉龍的腹部連刺數刀，陳山西又用斧頭猛擊其頭部，程玉龍最終倒地身亡。
殺人後，朱鐵鬆先行開車離開，臨走前叮囑“把屍體弄碎點”。
陳山西和鞠遇春隨後用菜刀和斧頭將程玉龍的屍體肢解成16塊，分彆裝入黑色塑料袋和五個旅行包內。
隨後，朱鐵鬆返回，三人駕車沿104國道將屍塊拋至天津市武清區竇張莊鄉一處偏僻的蘆葦塘和水溝內。
返回途中，他們將死者的衣物、塑料袋和旅行包沿途丟棄。事後，陳、鞠二人徹底清掃了出租屋，粉刷牆壁，試圖毀滅一切證據。
5月21日下午，警方兵分兩路：一路前往中頂村出租屋進行現場勘查。
技術人員在彌漫著血腥味的屋內仔細搜尋，最終在門後提取到兩滴不起眼的血跡。
另一路人員則直奔送誠活力商貿中心抓捕朱鐵鬆，但朱已聞風潛逃。
警方隨即對朱的關係網進行布控，並通過其妻子了解到，朱曾來電稱“遇到麻煩要躲一躲”，並讓她處理掉那輛用於作案的桑塔納2000轎車。
5月25日，這輛關鍵的運屍工具被警方起獲。
通過對朱鐵鬆可能聯係的關係人進行監控，警方發現他曾致電某公司的嚴某，托其照顧會計王令玉。
偵查員順勢而為，對王令玉采取監視居住措施，並將其轉移至嚴某在仰山村的租住地，同時讓王令玉用嚴某的手機與朱鐵鬆的姐姐聯係，釋放“安全”信號。
苑士傑隊長與王忠清副隊長則帶領偵查員在仰山村展開艱苦的蹲守。
時值初夏，蹲守小屋不足10平方米，室內氣溫高達35c，偵查員們忍受著悶熱和乾渴，連續堅守了一個星期，嘴唇都因上火而起泡。
功夫不負有心人。6月2日晚9時許，一個身著方格汗衫、灰色休閒褲的中等身材男子，鬼鬼祟祟地出現在仰山村租住地附近，被守候多時的偵查員一舉擒獲。經確認，此人正是主犯朱鐵鬆。
與此同時，另一路偵查員會同法醫，在天津武清區拋屍地點進行了艱難的打撈工作，至22日上午，成功打撈出部分屍塊。
經dna鑒定，中頂村出租屋門後提取的血跡與打撈出的屍塊認定同一，形成了完整的證據鏈。
至此，這起轟動一時的總經理失蹤謎案終於真相大白。警方橫跨北京、天津、黑龍江、內蒙古、遼寧五省市，行程六千餘公裡，最終將三名殘忍的凶手全部緝拿歸案。
次年，朱鐵鬆、陳山西、鞠遇春因故意殺人罪受到了法律的嚴厲製裁。
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