警方調查，林婦2日下午5時許單獨騎車出門，家人3日返家發現有異，立刻報警協尋。警方追查發現，林婦離家後先至左營區載73歲張姓老翁，2日下午6時許，進入張翁前鎮區住處後就再也沒出現。警方上門訪查，張翁神態自若，聲稱與林婦認識多年，人確實曾到他家，但待半小時就離開，問他林婦去哪，也淡定稱：「阮毋知（我不知道）。」由於目視無異狀，鄰居也沒聽到吵架聲，辦案人員只能先請張翁到派出所製作筆錄後讓他離去。
不料警方調閱周邊監視器影像補強證據時，驚見張翁從3日清晨6時至10時騎著腳踏車共出門12次，其中5次手持垃圾袋至前鎮區5號船渠處丟棄，丟完後還走到一旁橋上觀看水面，畫面令人不寒而慄。
警方趕緊報請檢察官指揮，5日晚間8時50分許持拘票再度搜索張翁住處，他仍未有絲毫緊張感，鑑識小組在房內牆面地板、浴室排水孔等多處發現血跡噴濺痕等生物跡證，初判張翁疑在臥房內行凶後，再將人拖到浴室肢解，血跡經鑑定也證實為林婦。
另方面，警方請警光潛水救難協會協助下水打撈，陸續於橋下或是水岸邊發現多塊屍塊及腳掌，經與兒子DNA鑑定後確認是林婦。據了解，張翁否認犯行，且尚未查獲凶器，林婦家人也不認識他，但因涉嫌重大，警方訊後於昨（6日）晚8時許依殺人罪嫌移送高雄地檢署偵辦，張翁始終不發一語，訊後遭到檢方聲押。
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