黄柏森是上海市的老法医，在五十年代和六十年代破获过不少大案，1964 年还受到了公安部的表扬。不过文革一开始，他就受到冲击，被隔离审查。好在法医室的 “造反派” 能力有限，1970 年秋天，黄柏森又被请回法医室，恢复了原职。李延吉和张泰运二人在 80 年代是上海市法医室的权威人物，培养了王德明、阎建军、尤剑达等一批优秀法医。
经过三人连夜尸检，得出以下结论：死者为女性，年龄在 19 到 23 岁左右，身高约 1.61 米，体重 63 公斤左右。死者生前较为丰满，乳房较大，左边乳头因发育不良呈凹陷状，后背靠近腰的地方有一个直径 1.5 厘米的天生圆形黑色胎记。直接死因是颈部被掐，导致机械性窒息，死亡时间大概在发现尸体前的 60 到 65 个小时，也就是 1972 年 1 月 1 日凌晨；从胃里食物的消化情况来看，死者是在吃完最后一顿饭后的 2 到 3 小时死亡的，最后吃的食物是白菜肉丝年糕。
各尸块的断裂处十分整齐，表明凶手手臂力量较大，分尸工具可能是斧头、砍肉刀之类沉重的利器，凶手可能从事过木工、屠夫、厨师这类工作。
接着，黄柏森对死者身份做出了如下判断：
从死者的头发样式来看，她生前居住在上海市区，而非农村或外地。
死者手掌较大，皮肤粗糙坚硬，表明她生前长时间从事过需要用手握工具的体力活，且右手使用频率更高；不过，她双手手掌皮肤表皮最外层已经开始变软，说明她大概在死前两三个月就停止了体力劳动。
死者牙齿有一定磨损，这是少年换牙后长期食用炒蚕豆、炒黄豆、小核桃等硬食物造成的。结合头发样式，她虽在上海市区生活，但可能处于较低的社会层次，很可能出身普通劳动人民家庭，家庭经济条件一般。
死者被害前两到三小时吃过白菜肉丝年糕，再联系她喜欢吃炒蚕豆、黄豆等食物，可以判断她是江南人，综合第一条，她极有可能是上海人。
1 月 4 日凌晨 1 点，顾向敏将案情上报给上海市军管会。随后，军管会安排市局刑侦处刑警一队和川沙县刑警队抽调人员组成 1.3 碎尸案专案组，由顾向敏担任组长，马逸夫、肖勇康担任副组长，专门负责侦破此案。2 时 30 分，顾向敏在刑侦处会议室召开专案组第一次会议，经过商讨，决定以碎尸发现地为中心，在方圆 10 里范围内广泛发动群众，征集线索，以确定死者身份，寻找凶手的蛛丝马迹。
然而，前两日专案组对以杨思公社为中心的周边 6 个公社和城镇进行了全面排查，询问了上千名群众，却一无所获。顾向敏意识到这样盲目排查没有效果，必须改变思路，先确定死者身份。于是，他决定将排查范围从川沙县扩大到整个上海市区，重点先从与杨思公社隔江相望的南市区开始。专案组的警察们在南市区的户籍档案中查找了整整三天，找出了十几个疑似失联的女青年，但经过核实，都不符合死者特征。
1 月 9 日晚上，专案组印制了一万份带有死者面容照片的协查通报，发放到上海市各个区县的企事业单位、居委会，以及监狱、看守所、收容所、农场等地，发动群众辨认尸体，进一步深入排查。
1 月 10 日下午，普陀分局传来消息：在分局辖区内，潭子湾派出所管辖的第六里委会居民郎某的女儿郎小玲，长相与死者相似。顾向敏立即让马逸夫带领两名侦查员，骑着长江 750 前往潭子湾派出所核实情况。
户籍档案显示，21 岁的郎小玲是上海港务局第七装卸区的清洁工。经港务局保卫处查证，从 1971 年 12 月 15 日起，郎小玲就一直未上班。郎小玲的父母看过协查通报上女尸头部的照片后，坚称这不是郎小玲。询问郎小玲为何失踪时，夫妇俩犹豫了好一会儿才道出实情：郎小玲未婚先孕，半个多月前回响水老家打胎，过程中出现大出血，险些丧命，目前正在老家休养。由于未婚先孕在当时是极为不光彩的事情，所以他们一直隐瞒着。
专案组随后给响水县发了加急电报核实情况。1 月 11 日 10 点，响水县回复确认郎小玲打胎一事属实，她正在姨母家调养身体。这条线索就此中断。
不久，长宁分局周家桥派出所传来消息：辖区内长宁路 1380 弄的居民谈某反映，《协查通报》上的死者是他失踪两个月的女儿胡秀梅。顾向敏安排女侦查员俞见跟随马逸夫等人前去查证。
谈某讲述道：她的女儿胡秀梅 23 岁，1968 年初中毕业后来到一家机械厂当车工学徒，1971 年 10 月 19 日学徒期满转正。当天，胡秀梅在南京路上的红旗饭店（即现在的新雅粤菜馆）请她吃了顿饭，饭后胡秀梅说要去一个同学家借几本书，让谈某先回去。然而，谈某在家等到 10 月 20 日 0 点，胡秀梅仍未归来。谈某出门花了一整天时间，找遍了她所知道的胡秀梅同学家，可对方都表示胡秀梅并未去过。接着，她又和亲朋好友用了三天时间把整个上海滩都找了个遍，却毫无头绪，于是向周家桥路派出所报了胡秀梅失踪案，派出所也帮忙寻找，但依旧没有线索。
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