邊疆賓館發生了特大持槍搶劫案的消息震驚了各級公安機關，警方迅速趕赴現場。
中午2點，烏魯木齊市公安局召開緊急偵查會議，認為“8・19案”與石河子兩案在時間順序上有連貫性和因果聯繫；“8・19案”反映作案分子是兩個人，石河子兩案反映的作案分子也是兩個人；使用的武器一致，石河子兩案是用一支長槍搶劫了一支短槍，“8・19案”一長一短兩支槍都出現了。同時對現場彈殼的技術鑑定結果表明與石河子案發現場的彈殼的所有技術特徵完全一致，“8・19案件”犯罪分子使用的槍支與石河子兩案使用的槍支為同一支步槍。他們當即做出烏魯木齊邊疆賓館搶劫殺人案與石河子兩案併案偵查的決定。
8月２１日上午案情有了進展。石河子警方在對“8・19案”發現場所提取的包槍袋的調查中發現重要線索。據147團場的鞋匠劉兵介紹，大約在5～6月間的一天下午6點左右，有兩個男人騎一輛摩托車來縫製袋子。此二人的情況與警方所掌握的案犯材料極其吻合，但也有兩點缺憾：第一、劉兵原是147團場職工，認識吳子明全家，惟獨不認識吳子明。第二、劉兵智力上有些問題。他十分肯定地說：“講本地話的是大個子；那個小個子說話好聽，是河北、東北那邊的人。”這與警方掌握的情況正好相反。因為劉兵與犯罪嫌疑人接觸的時間最長，他提供的線索應有較高的可信度，這曾給警方的工作造成了一定的麻煩。
但無論如何，犯罪嫌疑人居住地在147團場附近，這一結論是清晰的。1997年8月22日，石河子市公安局根據自治區公安廳的指示，調整偵查力量，把偵查工作的重點放在147團場。
新疆案件與北京的“3・31系列襲軍襲警案”，無論在襲擊對象、作案方式上都有很大不同，與北京“12・16案”雖同屬在市場上持槍殺人搶劫，但也有很大差別。作案地點橫跨3000公里，而且，北京“12・16案”的犯罪嫌疑人使用的是81－1式自動步槍，當時新疆在給公安部的電報中認定是五六式自動步槍。儘管如此，公安部五局出於對首都治安的考慮，也出於對案情的敏感，仍然提出了串併案的要求。兩地案件串並的關鍵環節首先是對槍種的確定。
經過技術部門詳細的比對和槍彈專家準確的鑑定，得出結論，槍種不是五六式自動步槍，是81－1式自動步槍。根據這一物證，完全可以將發生在新疆、北京和河北徐水三地的案件串聯起來。
不久，一條重要線索進入了警方視線。
武警六支隊支隊長廉常保反映了一個情況：六支隊有個復員的武警戰士說，今年７月，有個他看押過的犯人找他要過子彈。這人是個已釋放的北京調犯，要子彈回去打野豬，戰士沒給他。
辦案人員立刻感到，對上了――北京調犯，已釋放，又返回新疆，要子彈打野豬？北京哪兒來的野豬？辦案人員馬上派人對此事進行了核查。９月４日，偵查員找到反映情況的退役武警劉保富。
劉保富回憶說：“今年７月有兩個我看押過的犯人來找過我。一個叫白寶山，另一個我不記得叫什麼名字了，是一個朋友告訴他們我家的地址的。白寶山找我要子彈，說是要回去打野豬。北京那邊哪有野豬？我沒給他。”
偵查員很快找到了劉保富提到的那個朋友，那人反映：“今年７月，跟我一起在新安監獄服刑的白寶山、吳子明來找我，問我劉保富的地址，我告訴了他們。白寶山是北京人，吳子明是１４７團場的人。”
偵查員馬上開車來到石河子監獄管理局，調白寶山和吳子明的檔案材料。白寶山的履歷表上寫著，身高１.８０米，北京石景山人。北京石景山――這跟北京的案子聯繫起來了。吳子明的檔案不在監獄管理局。偵查員當天下午就來到１４７團場派出所，想通過戶籍卡瞭解吳子明的住處，不想在這裡遇到了莫索灣公安局的探長魏江年。
魏江年瞭解到吳子明家開春時曾來了兩個北京人，一男一女。男的曾與吳子明一起服過刑，來這裡做生意。
９月３日上午，魏江年決定帶上8月31日下午在天池附近發現的屍體照片，讓吳子明的堂弟和吳父辨認一下。
１９９７年９月５日上午，魏江年等人在市場上找到吳子明的弟弟吳子兵。魏江年和吳子兵漫無邊際地聊天。一來二去，吳子兵打開了話匣子，他對魏江年說：“我哥（吳子明）走了，沒說上哪兒，也沒帶什麼衣服。”說話間，已流露出傷感情緒。魏江年看條件成熟了，把天池無名屍照片拿給他看，一邊觀察他的表情。吳子兵默默地看了一陣，漸漸地，眼淚流了出來，身子一軟，坐了下去。吳子兵抬頭看看魏江年，說：“這個人就是吳子明。”接著吳子兵說：“他家裡有個藍皮筆記本，那裡邊有他們的地址……”
魏江年等人立刻來到吳子明家。魏江年說明來意，把屍體照片拿給吳子明的父親。吳父戴上老花鏡看了好一陣，眼淚在眼眶裡打轉。老人把筆記本找出來交給魏江年。魏江年翻到中間一頁――上邊歪歪扭扭地寫著兩行字，正是白寶山和謝宗芬在北京和四川的住址。隨後他們來到白寶山、謝宗芬、吳子明合租的房子。魏江年等人謹慎地提取了一塊舊帆布（與提槍袋的揹帶材質相同），提取了室內留下的水杯以及玫瑰酒瓶子等２０餘件物品，以備查房屋居住人的指紋，然後他們封閉了那套住房。這時，他們才打電話向指揮部報告。
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