警方根據精液與DNA證據對關某和呂某采取強制措施，但兩人都拒不招認與趙曉霞有過性關系。考慮到兩人的性取向，辦案經驗豐富的民警將兩人釋放，並暗中監視，兩人回村後馬上被林剛帶走。林剛使用暴力、恐嚇等手段對兩人實施了第二次非法的審訊，兩人仍然拒絕承認奸殺趙曉霞的事實。林剛調查得知，這兩名工人比較年輕，是廠里新來的，只能做些彈线、刨花之類的基礎工作，沒有能力完成挖掘地窖、布置機關的工作。但是DNA證據不會出錯，林剛繼續對兩人施壓，終於打開了一個突破口。

　　 在林剛的非法刑訊逼供下，比較軟弱的關某招認，他們確實沒有奸殺趙曉霞，但可以解釋精液的來源。原來，兩人在互聯網上參加了一個名為“1升挑戰”，需要在50天內收集1升精液，並且每次采集都必須錄制視頻。正常成人一次射精約5~8毫升，關某和呂某每天射精兩次，平均可獲得20毫升精液，勉強可以完成50天的挑戰。為了避免精液變質，他們將瓶子用黑膠布纏好，放在廠房的公用冰箱中冷藏，但關某發現精液少了一些，任務可能難以完成，起初他以為是冷凍導致的，但現在想起應該是被人取走放入了死者的陰道和口腔，作為證據誤導警方辦案。

　　 林剛相信，有能力這麼做的必定是十分了解兩人行為習慣、又經常能接觸冰箱的人，因此工廠內的熟人仍是最大的嫌疑人。他將這一收獲告訴了警方，才知道警方一直在監視他，甚至默許了他的刑訊逼供行為，因為警方自己不能這樣做。作為交換，警方也提供了兩條新的發現：一是空地堆料上插的三角木片上發現了字跡，這種插片是防止上方堆料滑落的，外人絕不敢輕易去觸動，上面的字跡正是那種俄文字母；二是屍檢發現死者口腔、食道、腹腔、陰道的貫通傷之外，還有很多細小的縱向傷痕，說明被機關貫通之前，還被其他凶器多次猛插口腔和陰道；死者很可能在機關鑽通陰道之前就已經死亡，所以沒有發出慘叫。加上精液是別人的，從這一點考慮，嫌疑人很可能是一名性無能者。結合多方线索和證據，警方和聯防隊一致認為，年紀最大的陳某財具有最大的嫌疑。警方也認同林剛設想的“趙曉霞主動勾引陳某財，陳某財因喪失性能力惱羞成怒”等幾個推論。很快，警方抓捕了陳某財。陳某財拒不配合警方工作，但林剛想到村中青年與趙曉霞發生關系時用手機錄像一事，提議調查陳某財的手機，最終警方找到了決定性的證據。

　　 以下是部分物證視頻內容。

　　 視頻物證1：拍攝時間2013年5月22日

　　 內容：

　　 嫌疑人陳某財和死者趙曉霞在宿舍中看電視，陳某財拉下窗簾，對趙曉霞（時年3歲）說“想不想看叔叔擠牛奶”，並將趙曉霞拉至床邊，兩人並排跪在床沿，陳某財脫下褲子，握住趙曉霞右手使其抓握自己陰莖並前後移動，進行手淫。約1分鍾後，陳某財射精，趙曉霞問：“叔叔，這牛奶是誰給你買的呀？”陳某財說：“什麼？”趙曉霞說：“叔叔，這牛奶是不是你買了，吃到肚子里，再弄出來的呀？”陳某財沒有說話。射精完畢後，陳某財發現床下放著趙曉霞的塑料拖鞋，精液落在了上面，遂拿去清洗，視頻結束。

　　 視頻物證2：拍攝時間2013年5月27日

　　 內容：

　　 陳某財沒有出現在視頻中，畫面里，趙曉霞在家具廠的廁所小便，陳某財用一鋁盆（物證21A）塞到她屁股下面，並說：“尿吧。”趙曉霞小便，陳某財用手機拍攝。

　　 視頻物證3：拍攝時間2013年6月6日

　　 內容：

　　 陳某財和趙曉霞並肩坐在沙發上，陳某財拍攝自己下體，褲子已經脫下，趙曉霞左手被他拉著握住陰莖，進行手淫。背景有電視里的聲音，約為某動畫片，大意為：“魔力之花可是非常珍貴的……”大約30秒後，陳某財射精，用衛生紙擦拭。

　　 視頻物證4~12內容類似，均為趙曉霞一邊看動畫片一邊為陳某財手淫，陳某財射精後結束拍攝。拍攝時間分布在2013年7月~2015年2月，趙曉霞此時已經5歲。

　　 視頻物證13：拍攝時間2015年7月22日

　　 內容：

　　 趙曉霞上身著藍色條紋T恤衫，有一“￥”圖案；下身赤裸，雙腿分開躺在床上，欠起上身看著陳某財將陰莖放在其陰道口，並上下挪動，使龜頭摩擦陰道。陳某財問：“疼嗎？”趙曉霞搖頭。約15秒後，陳某財在趙曉霞陰部射精。法醫認為，陳某財在多個視頻中都顯示出無法完全勃起和嚴重早泄的特征。

　　 這一部分物證還有一個重要特征，就是趙曉霞只有在第一個“擠牛奶”的視頻中說過話，在後來的視頻中，即使陳某財偶爾誘導其說話或進行問話，趙曉霞也只以搖頭、點頭回答，似乎很怕陳某財。

　　 物證13距離陳某財上一次拍攝相隔達5個月，據趙某回憶，陳某財2018年春節後辭職，但7月份又回來求職，時間與此吻合。

　　 視頻物證14~21內容類似，均為陳某財在床上以跪姿用陰莖頂擦趙曉霞陰部，並快速射精，拍攝時間分布在2015年7月~2016年5月，此時趙曉霞已經6歲。

　　 視頻物證22：拍攝時間2016年6月6日

　　 內容：

　　 視頻中除了趙曉霞，還有一個女孩（後查明是同村女孩孫某紅，8歲）和一個男孩（後查明是孫某紅的弟弟孫某猛，4歲）。孫某紅和弟弟在地上用水彩筆畫畫，孫某紅問：“叔叔，這個城堡是誰畫的呀？”陳某財看了眼說：“那不是城堡，是叔叔的圖紙。”（該畫圖本物證沒有找到）孫謀萌說了一句什麼，沒有聽清。背景有動畫片的聲音。陳某財穿迷彩褲站立，從拉鏈中掏出陰莖，說：“曉霞，來。”趙曉霞放下畫筆，快速站起握住陰莖手淫，並不需要陳某財的輔助。趙曉霞手淫時，眼睛轉向電視方向，約30秒後，陳某財小聲說：“叔叔要出來了。”趙曉霞遂注視陰莖，陳某財射精，部分精液落在趙曉霞的劉海上。孫某紅和弟弟畫畫，沒有發現。

　　 視頻物證23：拍攝時間2016年7月18日

　　 內容：

　　 陳某財躺在床上，褲子脫至膝蓋，床邊簾子拉起一半。背景里有動畫片的聲音，約為《小豬佩奇》。趙曉霞站在床邊，額頭上貼著一個退熱貼，用右手給陳某財手淫。陳某財本次勃起較為充分，趙曉霞手淫時間長達4分鍾，期間趙曉霞有一次突然加快速度，陳某財向上挺起腰部，但仍未射精，並對趙曉霞笑罵：“淘氣！”但趙曉霞一如往常，臉色凝重，嘴唇微張，沒有說話。約5分鍾時陳某財射精，射精的同時，床簾外傳來一個女孩的聲音：“叔叔，這本書寫的什麼啊？”陳某財非常緊張，拉過一條毛巾蓋住下體，同時孫某紅拉開簾子進來，拿著一本《現代漢語詞典》（物證55C）。趙曉霞把手從毛巾下拿開，虎口沾有大量精液，孫某紅臉色大變，說：“曉霞，你干嘛呢？”接著視頻劇烈晃動後結束，推測陳某財對想要逃走的孫某紅進行了追打。

　　 另據推測，本視頻中陳某財陰莖能夠勃起，射精時間相對較長，是服藥導致，藥物是從隔壁寢室關某處偷的。

　　 本視頻是最後一個關於趙曉霞的物證，後來在地窖中作案，陳某財沒有拍攝視頻。

　　 視頻物證24：拍攝時間2016年9月7日

　　 內容：

　　 孫某紅在陳某財宿舍中看書（物證70A：《人之初》雜志），陳某財左手拍攝，右手隔裙子撫摸孫某紅陰部及臀部。孫某紅放下書轉身坐在床上，視頻立即劇烈搖晃下垂，推測陳某財當時准備結束拍攝，但孫某紅說：“叔叔，人是怎麼生小孩的啊？”陳某財重新舉起手機拍攝，並說：“男人和女人性交，就可以懷孕，懷胎十月，就弄（生）了小孩子。”孫某紅說：“性交就是曉霞給你弄的那樣嗎？”陳某財說：“那不是，那叫手淫，只有我一個人舒服，性交兩個人都舒服。”孫某紅問：“咋弄了？”陳某財說：“我教你弄，你把褲子脫了”。孫某紅撩起裙子，脫掉內褲，陳某財脫下褲子至膝部，露出陰莖，說：“你先把這個弄硬，插進你這里面就行了。”孫某紅遂幫陳某財手淫，陳某財亦用右手拇指撫摸孫某紅陰部，並問：“你肚子上咋有條线？”孫某紅用手摸了摸自己肚子，說：“我不知道，出生就有，我媽也有。”陳某財遂用手機貼近拍攝，見孫某紅肚臍眼至陰部之間有一條淡淡的线。後陳某財勃起，將龜頭貼在孫某紅陰部說：“這樣插進去就舒服了。”孫某紅說：“不舒服啊。”陳某財說：“你太小了。會疼的。”孫某紅說：“趙曉霞都弄了，她比我小兩歲呢。”陳某財問：“她跟誰弄了？”孫某紅說：“南頭的梁某軍，你別說我告訴的。”陳某財手指停止動作數秒，後拿出一管潤滑劑，擠出大量塗抹在自己陰莖和孫某紅陰部，對她說：“你不怕疼咱就弄，咱不能比曉霞差。”孫某紅說：“我不怕，我打針都不哭。”陳某財說：“你出一點聲音，我就拿這個鋸掉你腦袋。”（推測為线鋸，物證144A）孫某紅笑說：“這是线鋸，鋸不斷脖子。我保證不出聲。”接下來陳某財便對孫某紅實施奸淫，因其陰莖較短，可以全部插入8歲的孫某紅陰道中。孫某紅表情痛苦驚訝，但強忍著沒有出聲。奸淫持續了約30秒，陳某財抽出陰莖的同時射精，這時視頻搖晃並停止拍攝。

　　 視頻物證25：拍攝時間2016年12月25日

　　 內容：

　　 陳某財在宿舍中對孫某紅實施奸淫，床頭有一“小太陽”取暖器，畫面非常明亮清晰，孫某紅此時表情已不痛苦，偶爾露出沉醉的表情。陳某財每隔幾十秒便將陰莖抽出孫某紅陰道，俯身用舌頭舔弄孫某紅陰蒂。可以判斷，視頻是用支架固定的手機拍攝的，說明此次犯罪有充足的准備。舔弄陰蒂時，孫某紅偶爾發出呻吟，多數時候唯帶有幼女特征的喉音喘息。舔弄多次後，陳某財再次將陰莖插入，快速抽動約30秒後射精，兩人劇烈喘息。孫某紅說：“叔藥吃了麼？”陳某財說：“吃了，不吃硬不起來。”孫某紅笑說：“這藥真好，多吃點。”陳某財說：“可貴呢。”孫某紅有手扒開陰道，擦拭擠出的精液，陳某財將陰莖塞進她口中，孫某紅吮吸並吞咽殘余精液後問：“會懷孕嗎？”陳某財說：“還有三四年你才能懷孕，現在可以隨便射。”

　　 值得注意的是，這個視頻是唯一露出陳某財臉部的物證，但結合本視頻中其他體貌特征與其余視頻，可以形成證據鏈。

　　 視頻物證26：拍攝時間2017年2月20日

　　 陳某財在宿舍中對孫某紅實施奸淫，插入後約5秒，陳某財突然抽出陰莖並用手握住，精液從手指縫流出。孫某紅坐起，用嘴含住陰莖吮吸並吞咽精液，後問：“叔沒吃藥嗎？”陳某財說：“吃了。”孫某紅說：“吃了還這麼快？”陳某才沒有說話，孫某紅又將疲軟的陰莖含入嘴中，並抱住陳某財大腿說：“叔沒事，我永遠喜歡叔，我用嘴也行。”陳某財發出哭泣的聲音，孫某紅安慰，並說：“叔跟曉霞弄了嗎？”陳某財說：“弄了一次，上個月，吃了藥硬了，一碰她身子就射了。”孫某紅撫摸陰莖，說：“沒事，沒事，以後慢慢弄，曉霞的小窩頭（疑為對陰道的愛稱）比我的好看，叔太喜歡了，所以射了。”陳某財說：“我沒有，我喜歡小紅的。”孫某紅突然哭了，說：“叔，以後你只能弄曉霞的了。”陳某財沉默了一會兒，問：“你媽知道了？”孫某紅搖頭說：“沒有，我要回老家了，我老家南召的。”說完大哭，陳某財伸手關閉了視頻。

　　 這是最後一個物證視頻，推測陳某財因為身體每況愈下，孫某紅又突然離開，便有了負面情緒。趙曉霞最為他的另一個發泄工具，與村中多名青年有染，也令他不滿。在2017~2018年間，陳某財利用三角木片和俄文字母表與趙曉霞約會，原因應該是原本單人居住的宿舍住進了工友，同期陳某財開始挖掘地窖，趙曉霞的不檢點行為也越發頻繁，陳某財一方面心懷不滿，一方面擔心趙曉霞“玩兒”的太野，走漏風聲，遂起了殺心。

　　 陳某財平時喜歡讀書，木工手藝也很好，表面為人本分，雖然有些孤僻，但村中口碑尚可。陳某財祖籍新蔡，在家鄉已婚育有一女，與趙曉霞同歲。

　　 2018年10月，陳某財被檢察機關批准逮捕。梁某軍等人強奸、猥褻幼女系列案件，另案處理。受害人孫某紅已在2018年夏季於池塘中玩耍時溺水身亡，陳某財知道後崩潰大哭，並交代了一切案情。本案偵查工作告捷。

　　 林剛在趙曉霞的白事（葬禮）後，對趙某講述了這一切，並批評趙某對女兒缺乏教育和關心，才導致了這一切發生在他眼皮底下。趙某對於林剛的批評教育，沒有反駁，也不甚關心，只是不斷詢問陳某財的家庭背景等情況。林剛事後回憶，常常後悔自己告訴了他陳某財有女兒這件事。