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刘剑带领两名警员在11月2日晚上10点钟到达供销宾馆。他们三个人都穿着便衣，装扮成住宾馆的旅客。他们见到杨新海时，杨新海正蹲在205房间里洗衣服，由于他个子很低，蹲下去更低，伏在窗户上没法看清楚他的脸。刘剑装作找人敲开了他的门，但杨新海并不回答他的问话，只是摇头用手势向他示意不知道。刘剑看清了他身材瘦小，形态异常，这些都符合\"8·15\"系列杀人案嫌疑人的特征。刘剑立即向领导请示是否可以传唤他。领导答复说，传唤人要有正当的理由，你们再注意观察一段时间，但你们一定要紧紧盯住这个人，千万不能让他脱离监控视线！
刘剑三人便在供销宾馆205对面的房间里住了下来。11月2日夜里，杨新海一步也没有离开205房间，没有开水了打电话让服务员送一次开水。
11月3日吃过早饭，杨新海出了门，刘剑等三人立即跟上去尾随盯梢。上午10时40分，刘剑发现嫌疑人正在沧州市铁路小学附近漫无目的地走着，他带领两名民警继续进行跟踪。当穿过沧州市火车站南涵洞桥后，杨新海对他们似乎有所察觉，但他并不显得十分惊慌，见涵洞两侧的马路边开着十多家按摩房，他转身走了进去。杨新海以为进了按摩房可以把刘剑他们甩掉，岂不知正好给了他们一个传唤他的理由。刘剑经请示得到的答复是：立即传唤！
杨新海进入按摩房，扭头往后一看，三个人跟随自己而来，便怀疑他们是公安人员，他一闪身又出了按摩房，加快步伐向西逃窜，刘剑等人快步追赶，追至铁路涵洞口附近截住了杨新海，三人上前将他控制住。
这时，一辆公安警车及时停在了刘剑他们面前，三名公安干警将杨新海押上警车，一直带到新华公安分局刑警大队。
经搜查，从杨新海身上搜出折叠刀一把和现金500元。
开始坐在新华公安分局刑警大队审讯室里，杨新海并不害怕，他认为他在沧州没作大案，当地警察没有证据，他的案子审不出来，大不了又是洗头、嫖娼之类的事，罚几个钱就可以放他走。
前文说到过，杨新海一旦被公安机关抓住，绝不报假名、假姓、假简历、假地址，全是报真实姓名和住址，这样，公安机关一经核实，审查清楚现有的嫌疑，就把他放了。
这次也一样，在讯问初期，他就交代了自己的真实情况：姓名杨新海，又名杨柳、杨枝芽，1968年7月出生，汉族，初中文化，河南省正阳县汝南埠镇张夹村杨陶庄东组人。1990年因盗窃被西安市霸桥公安局劳教两年；1993年因扒窃被石家庄市长安分局劳教一年；1996年因盗窃、强奸被正阳县法院判刑五年，2000年提前释放后，有家不归，在河南许昌、漯河、周口、驻马店一带以摆摊卖小百货为生。2003年9月份来沧州，一直住在公园、车站等地，11月2日因换洗衣服入住沧州市供销宾馆。
杨新海交代完，平心静气地等着处理。他想，最多不超过24小时，公安机关就会放他走。
但是，这次他想错了。
杨新海被抓获的当天，沧州市新华公安分局刑警大队对他进行了认真而细致的审查，审查中发现：嫌疑人杨新海操河南口音，体貌特征等许多方面与公安部刻画的皖、豫、鲁、冀系列杀人、抢劫、强奸案犯罪分子特征相似，而嫌疑人杨新海自述外出时多以自行车代步，说出的行走路线竟然与4省系列杀人案地点基本相吻合。
这一重大发现，引起了新华公安分局局长载文福、主管副局长刘军的高度重视，他们立即命令刑警大队大队长郑建军、教导员李建斌派员抽取嫌疑人血样，送沧州市公安局刑警支队进行检验，并及时将杨新海供述的有关情况向市局刑警支队作了通报。
讯问完毕，沧州市新华公安分局刑警大队既没有把杨新海送进看守所，也没有把他关进留置室，而是就地留在审讯室里。先由法医为他采了血样，然后就由刑警队员们轮流看管他，寸步不离。当时，杨新海还不知道这是要为他做dNA技术鉴定，他只是心里很狐疑：我在现场没有留下任何痕迹，抽我的血做什么用呢？现在\"非典\"时期已经过去了，莫非又有了新的流行病蔓延？还是他们怀疑我患有什么疾病？也许是公安人员用来吓唬人的一种手段？不管是什么原因，都需要他耐心地等待结果。
2003年11月3日，沧州市公安局刑警支队对新华公安分局刑警大队送检的血样进行化验，先确定杨新海血型为\"b\"型，正与皖、豫、鲁、冀系列杀人、抢劫、强奸案犯罪分子是同一血型，这无疑又使侦破向前跨进一大步。
这个消息立即报告到沧州市公安局局长张峰那里。张峰向市局刑警支队支队长董金生指示：为了作出更准确的判断，连夜派人将血样送到省公安厅做dna检验。随后，张峰亲自来到新华公安分局刑警大队审讯室，叮嘱审讯人员：要对嫌疑人严加看管，保证做到万无一失。新华公安分局的刑警随即把杨新海铐在一张很坚固的审讯椅子上，用4副手铐分别铐住他的手脚。而此时的杨新海仍然侥幸地认为：沧州的公安机关没有掌握住他作案的任何证据，不久就会放他走人。他以前不是曾经蹲过铁笼子吗？蹲不了半天就放出来了。
当天，沧州市公安局刑警支队和新华公安分局刑警大队连夜把杨新海的血样送到300公里外的石家庄，对杨新海进行dNA检验。河北省公安厅很快通过dNA技术鉴定：杨新海的dNA和多起杀人大案犯罪嫌疑人所留在现场的毛发等遗物的dNA图谱相同度为99.9999％。11月5日，河北省公安厅确定：这个自称叫杨新海的人就是皖、豫、鲁、冀系列杀人、抢劫、强奸案的犯罪嫌疑人。
公安部督办的1号系列杀人案嫌疑人杨新海在沧州落网的消息很快传开了。当刑警们前去沧州市供销宾馆对杨新海住过的205房间进行依法搜查时，正在值班的女服务员已经听说杨新海被抓前就住在这家宾馆，她说：\"太可怕了！虽然那天不是我给他登记的，但一想起他杀了那么多人我就害怕，我一连两个晚上没睡好。\"
杨新海住过的房间被公安部门查封，房间钥匙也被带走。
公安机关与杨新海的激烈交锋还在后面。
皖、豫、鲁、冀系列杀人、抢劫、强奸案件在沧州取得实质性的进展后，河北省公安厅十分重视，立即成立审讯工作指挥部。2003年11月5日上午，河北省公安厅刑侦局局长魏晋虎、副局长陈国平带领有关人员，从石家庄赶到沧州。为迅速攻克此案，指挥部专门研究制定了对杨新海进行讯问的工作方案，并从各地抽调有讯问特长的13名警官组成3个讯问小组。
11月5日15时，杨新海被从新华公安分局刑警大队审讯室带了出来，公安人员为他戴上专用头套，押上了一辆封闭式的警车，杨新海猜不出这是将他带到哪里去，但他仍在想：这是要放我，还是转移羁押地点？
15时30分，在沧州市公安局刑警支队大院里，18名着装整齐的民警列成两排，6名武警战士笔直站立，透出一种庄严与威慑。这时，3辆警车鱼贯而入，身高只有1.60米的杨新海，被两名武警战士押了出来。当罩在他头上的专用头套被摘掉时，他被突然出现在眼前的威严气势所惊怵，他的双腿一下子软了下去，几乎是被武警战士架着进入讯问室的。
杨新海是一个对自己的外在形象十分看重的人，他一遍遍地整理衣服，衣扣一定要端正，衣角一定要平整。尽管平时他大都睡在公园里、车站前，但衣服稍微一脏，就去住旅店，这样做的目的只有一个：洗洗衣服。杨新海被锁进审讯椅之后，很认真地系好衣扣、拽平皱褶、掸去灰尘。
审讯室里很静。杨新海抬起头时，几双威严的目光正盯着他，他感到气氛紧张，心里发毛。
\"杨新海！\"一个雄浑的声音在喊他，这个多次进宫的惯犯习惯性地答应了一声：\"有。\"
\"你知道为什么把你带到这里来吗？\"
\"不知道。\"
审讯人员斩钉截铁地说：\"你犯下了侵害人民生命财产的滔天大罪！\"
杨新海的大脑\"轰\"地一下子就炸开了，他心里暗暗地叫道：完了，我的末日到了！但他不知道这些公安人员到底能掌握他的多少犯罪证据，他还在作着软弱无力地顽抗：\"我不知道你说的是什么意思。\"
\"你知道发生在皖、豫、鲁、冀4省的系列杀人案吗？\"
\"不知道。\"
这时，审讯人员适时出示了河北省公安厅的dNA鉴定书，说：\"经对犯罪嫌疑人遗落在现场的毛发进行dNA鉴定，与你血液中的dNA鉴定相比对，两者的dNA相同度为99.9999％。\"
此时，杨新海才明白了，原来11月3日抽他的血是为了做dNA鉴定的。他知道，科学技术已认定他是犯罪嫌疑人，有证据在，抵赖完全是徒劳，他也知道自己的罪恶有多大，警察这次是不会放过他的了。他后悔当初作案时没有把所有的毛发都剃光，不然他们就没有做dNA鉴定的条件了。但他还不肯束手就范：\"我知道dna是科学，他的准确率不就是99％吗，我就是那1％！\"
审讯人员拍案而起：\"杨新海！你在安徽、河南、山东、河北作下了多起灭门惨案，现在证据确凿，你还不肯交代罪行吗？\"
杨新海不敢正视那威严的目光，他小眼珠转了转说：\"我是作过几起案，但我知道，也不能每个现场都留有毛发。有证据的，我就认，没有证据，你们也别吓唬我。你们总不能把全国的案子都往我头上推。\"
\"你先说说，哪些起案件是你作的？\"
经过3个多小时的较量后，杨新海无法用自己的诡辩去回答民警的讯问。他的眼睛朝天花板盯了好大一会儿，里面噙满了泪水，说：\"看样子你们是认准我了，要不然也不会摆这么大阵势。尽管你们没打我，没骂我，可我知道今天是躲不过去了。\"
2003年11月5日18时，杨新海开始交代罪行。
正式讯问工作从11月5日18时开始，沧州市公安局刑警支队副支队长赵福增，进行了首轮讯问。经初审发现，杨新海因屡受公安机关打击，反侦查意识较强，抗拒心理非常突出。河北省公安厅刑侦局魏晋虎局长、陈国平副局长、沧州市公安局张峰局长、宋津生副局长、董金生支队长通过监控现场指挥，根据审讯情况及时调整审讯策略，适时拿出相关证据，形成强大的震慑。经过几个回合的较量，杨新海节节败退，
11月5日夜22时30分许，他只得拿着地图一桩一桩地指认自己的犯罪现场。这次审讯中他初步交代，他在皖、豫、鲁、冀4省杀人作案多起，在公安部通报的皖、豫、鲁、冀18起系列杀人、抢劫、强奸案件中，除亳州\"1·9\"案件外，其余17起案件均系其一人所为。此外还交代出，在河南的西华、扶沟、叶县、临颍等地杀人作案5起的犯罪事实。
当杨新海开始供述自己曾经犯下的罪恶时，脸上始终堆着笑容，像一个敝帚自珍的守财奴，向众人展示自己的\"宝贝\"。他把杀人当成追求刺激的载体，把用抢来的钱去嫖娼当成寻求幸福的手段。民警在讯问的过程中，要求他把所有抢劫、盗窃的犯罪事实叙述出来时，他透出一脸的不屑说：\"那些鸡毛蒜皮的事还说它干啥？\"一名审讯过杨新海的民警说，杨新海大约1.60米高，很爱说话，但容易激动，经常是没说多长时间的话，便语速加快，音量变大，同其他的犯罪嫌疑人有明显的区别，看上去曾经受过很大的刺激。杨新海曾交待，在他流窜期间，曾多次因嫖娼被抓，但都罚钱后被释放。这与杨新海入狱多次，有着很强的反侦查意识有关。当他准备负隅顽抗的时候，他对民警的话显得不耐烦，常用\"请简短一点\"来打断对方的讲话。
2003年11月6日，公安部刑侦局副处长燕军赶赴沧州，组织、协调对皖、豫、鲁、冀系列杀人案的犯罪嫌疑人杨新海的会审工作。
通过步步深入的审讯，杨新海大部分犯罪事实都已经清楚地凸现出来，他的罪恶轨迹和心路历程也逐渐清晰起来。他的报复心理十分强烈，他开始杀人是因为两个女人：一个\"甩\"了他、一个因拒绝他的暴力侵犯并咬了他的舌头。以后再作强奸案时，他就先把人杀死，然后再强奸。
他对金钱有一种贪婪的追求：如果不把人杀死，容易被人发现，不能抢到很多钱。
警察问杨新海为什么要杀死那么多人？
杨新海供述说：\"主要是为了强奸，也弄些钱。我恨女人，尤其是漂亮女人，她们看不起我，我要报复她们。只要我觉得这一家人有钱就杀人抢劫，多数是先杀人，再抢劫，最后奸尸。\"
在抓获杨新海之前，警方还根据其作案规律推测，凶手在石家庄作案后可能将去保定。事实上，根据杨新海此后的供述，他离开石家庄后确实去过保定，不过他在保定未曾犯案，而后来到了沧州。杨新海还说，他的下一个目的地将是天津的静海县，之后还可能会去北京。但杨新海的路至此走到了尽头。
2003年11月5日，杨新海因涉嫌故意杀人、抢劫、强奸犯罪被河北省沧州市公安局刑事拘留。