偵查員們迅速做出案件推演：
陶然亭公園每晚十點準時熄滅所有路燈，案發時間鎖定在8月21日晚十點至十一點之間；兇手手持同一把鈍器，趁兩名戀人依偎聊天、毫無防備之際，從背後連續猛擊頭部。
行兇後搶走財物，倉皇逃離；劉淑莊在兇手走後甦醒，彼時公園空無一人，她憑著一股求生的本能和對戀人的執念，拖著渾身是血的徐義民，在黑暗中走了一個多小時，終於摸到了派出所的後門，用最後一絲力氣敲響了那扇救命的門。
凌晨一點，偵查員兵分兩路，趕赴騾馬市大街徐義民家、炭兒衚衕劉淑莊家，走訪家屬，還原兩名受害者的身份與案發前的全部行程。
徐義民，25歲，1962年畢業於北京師範學院，分配至北京市公安局五處茶澱農場擔任文化教員，1963年暑假回京進修，是根正苗紅的公安系統青年幹警；
劉淑莊，22歲，北京師範學院1963屆應屆畢業生，與徐義民於1962年10月1日國慶節相識，一見鍾情，確立戀愛關係，是即將走上講臺的青年教師。
8月21日上午，劉淑莊從學校回到家中，中午前往徐家吃飯，兩人約定當晚七點半在北京工人俱樂部見面，一起外出遊玩，原本計劃十點多回家，卻再也沒能按時歸來。
徐義民的親屬哭著提供了關鍵資訊：徐義民出門時，佩戴一塊日製方形女表，後更換了圓形錶殼，不鏽鋼梯形扣簧錶帶；
身上帶一隻黑色塑膠錢包，內有8元現金、全國糧票、工業券、煙票——在1963年物資匱乏的票證時代，這些錢和票證，是普通人半個月的生計。
劉淑莊的母親則紅著眼眶說，女兒出門時，胸前彆著那枚北師大紀念章，是她最珍視的物件。
案情清晰：這是一起針對公園戀人的惡性打悶棍、圖財害命案，兇手手段殘忍，下手狠毒，險些造成兩條人命；雖不排除情殺可能，但結合現場無搏鬥、兇手直奔財物的特徵，圖財害命的機率極大。
凌晨兩點，市局與宣武分局偵技人員正式成立聯合偵破組，朱培新副處長坐鎮指揮，一場覆蓋全城的緝兇行動，在暗夜中悄然拉開。
偵破組連夜下達六項死命令：
第一，不惜一切代價搶救兩名傷者，安排偵查員24小時守在病床前，一旦傷者清醒，立刻核實案件細節；
第二，連夜向城區各公安分局發電傳，通報被搶手錶特徵，部署全市信託行、舊貨店、鐘錶修理部，一旦發現涉案手錶，立即扣人扣物；
第三，通知全市旅店、浴池、洗衣店，嚴查身帶血跡、形跡可疑的人員，務必在清晨營業前傳達到每一名職工；
第四，在火車站、長途汽車站、城區主要路口設卡堵截，嚴防兇手外逃；
第五，城區各派出所五日之內，摸排管界內所有刑嫌人員：17歲以下有流氓習氣者、17歲以上無業人員、勞改勞教釋放人員、保外就醫人員、無故曠工者，逐一排查；
第六，向天津、保定、唐山等周邊大中城市印發協查通報，請求協助緝兇。
凌晨四點，天剛矇矇亮，偵查員們已奔赴全城各個角落，將布控指令落實到每一個門店、每一個卡口。
就在偵破組全域布控的同時，友誼醫院的病床前，出現了轉機。
市局治安處偵察一科老偵查員付尚友，守在徐義民的病床前，寸步不離。清晨時分，徐義民終於從昏迷中睜開眼，頭部的劇痛讓他無法說話，只能用手艱難比劃。
付尚友立刻遞上紙筆，徐義民顫抖著手，寫下了被搶財物的關鍵更正資訊——這一資訊，直接推翻了此前的手錶描述，成為後續擒兇的核心線索：
被搶手錶並非大三針，而是兩針，錶盤印有小方格圖案，標註17鑽（機器實際為15鑽），鋼錶鏈；
被搶的黑色塑膠錢包內，有8元2角5分現金、25斤全國糧票、1.5張工業券、1張煙票，還有女友的照片、購藥發票、通訊地址等物品。
徐義民還斷斷續續寫下了最後的記憶：8月21日晚八點多，和女友到陶然亭公園散步，九點多坐在湖邊路椅上聊天，突然頭部劇痛，隨後便失去了意識，再醒來時，已經在醫院。
聯合偵破組第一時間向全市特種行業補發通報，精準更正被搶手錶的全部特徵。天亮後，朱培新召開全市各分局刑偵科長會議，將緝兇工作全面鋪開。
為了防止兇手再次作案，偵察二科偵查員張寶仁、李德本、皮樹增等年輕幹警，與科裡的女偵查員化裝成戀愛青年，兩兩一對，每天晚上九點準時潛入陶然亭公園，在案發地附近蹲守。
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