警方根据精液与DNA证据对关某和吕某采取强制措施，但两人都拒不招认与赵晓霞有过性关系。考虑到两人的性取向，办案经验丰富的民警将两人释放，并暗中监视，两人回村后马上被林刚带走。林刚使用暴力、恐吓等手段对两人实施了第二次非法的审讯，两人仍然拒绝承认奸杀赵晓霞的事实。林刚调查得知，这两名工人比较年轻，是厂里新来的，只能做些弹线、刨花之类的基础工作，没有能力完成挖掘地窖、布置机关的工作。但是DNA证据不会出错，林刚继续对两人施压，终于打开了一个突破口。
在林刚的非法刑讯逼供下，比较软弱的关某招认，他们确实没有奸杀赵晓霞，但可以解释精液的来源。原来，两人在互联网上参加了一个名为“1升挑战”，需要在50天内收集1升精液，并且每次采集都必须录制视频。正常成人一次射精约5~8毫升，关某和吕某每天射精两次，平均可获得20毫升精液，勉强可以完成50天的挑战。为了避免精液变质，他们将瓶子用黑胶布缠好，放在厂房的公用冰箱中冷藏，但关某发现精液少了一些，任务可能难以完成，起初他以为是冷冻导致的，但现在想起应该是被人取走放入了死者的阴道和口腔，作为证据误导警方办案。
林刚相信，有能力这么做的必定是十分了解两人行为习惯、又经常能接触冰箱的人，因此工厂内的熟人仍是最大的嫌疑人。他将这一收获告诉了警方，才知道警方一直在监视他，甚至默许了他的刑讯逼供行为，因为警方自己不能这样做。作为交换，警方也提供了两条新的发现：一是空地堆料上插的三角木片上发现了字迹，这种插片是防止上方堆料滑落的，外人绝不敢轻易去触动，上面的字迹正是那种俄文字母；二是尸检发现死者口腔、食道、腹腔、阴道的贯通伤之外，还有很多细小的纵向伤痕，说明被机关贯通之前，还被其他凶器多次猛插口腔和阴道；死者很可能在机关钻通阴道之前就已经死亡，所以没有发出惨叫。加上精液是别人的，从这一点考虑，嫌疑人很可能是一名性无能者。结合多方线索和证据，警方和联防队一致认为，年纪最大的陈某财具有最大的嫌疑。警方也认同林刚设想的“赵晓霞主动勾引陈某财，陈某财因丧失性能力恼羞成怒”等几个推论。很快，警方抓捕了陈某财。陈某财拒不配合警方工作，但林刚想到村中青年与赵晓霞发生关系时用手机录像一事，提议调查陈某财的手机，最终警方找到了决定性的证据。
以下是部分物证视频内容。
视频物证1：拍摄时间2013年5月22日
内容：
嫌疑人陈某财和死者赵晓霞在宿舍中看电视，陈某财拉下窗帘，对赵晓霞（时年3岁）说“想不想看叔叔挤牛奶”，并将赵晓霞拉至床边，两人并排跪在床沿，陈某财脱下裤子，握住赵晓霞右手使其抓握自己阴茎并前后移动，进行手淫。约1分钟后，陈某财射精，赵晓霞问：“叔叔，这牛奶是谁给你买的呀？”陈某财说：“什么？”赵晓霞说：“叔叔，这牛奶是不是你买了，吃到肚子里，再弄出来的呀？”陈某财没有说话。射精完毕后，陈某财发现床下放着赵晓霞的塑料拖鞋，精液落在了上面，遂拿去清洗，视频结束。
视频物证2：拍摄时间2013年5月27日
内容：
陈某财没有出现在视频中，画面里，赵晓霞在家具厂的厕所小便，陈某财用一铝盆（物证21A）塞到她屁股下面，并说：“尿吧。”赵晓霞小便，陈某财用手机拍摄。
视频物证3：拍摄时间2013年6月6日
内容：
陈某财和赵晓霞并肩坐在沙发上，陈某财拍摄自己下体，裤子已经脱下，赵晓霞左手被他拉着握住阴茎，进行手淫。背景有电视里的声音，约为某动画片，大意为：“魔力之花可是非常珍贵的……”大约30秒后，陈某财射精，用卫生纸擦拭。
视频物证4~12内容类似，均为赵晓霞一边看动画片一边为陈某财手淫，陈某财射精后结束拍摄。拍摄时间分布在2013年7月~2015年2月，赵晓霞此时已经5岁。
视频物证13：拍摄时间2015年7月22日
内容：
赵晓霞上身着蓝色条纹T恤衫，有一“￥”图案；下身赤裸，双腿分开躺在床上，欠起上身看着陈某财将阴茎放在其阴道口，并上下挪动，使龟头摩擦阴道。陈某财问：“疼吗？”赵晓霞摇头。约15秒后，陈某财在赵晓霞阴部射精。法医认为，陈某财在多个视频中都显示出无法完全勃起和严重早泄的特征。
这一部分物证还有一个重要特征，就是赵晓霞只有在第一个“挤牛奶”的视频中说过话，在后来的视频中，即使陈某财偶尔诱导其说话或进行问话，赵晓霞也只以摇头、点头回答，似乎很怕陈某财。
物证13距离陈某财上一次拍摄相隔达5个月，据赵某回忆，陈某财2018年春节后辞职，但7月份又回来求职，时间与此吻合。
视频物证14~21内容类似，均为陈某财在床上以跪姿用阴茎顶擦赵晓霞阴部，并快速射精，拍摄时间分布在2015年7月~2016年5月，此时赵晓霞已经6岁。
视频物证22：拍摄时间2016年6月6日
内容：
视频中除了赵晓霞，还有一个女孩（后查明是同村女孩孙某红，8岁）和一个男孩（后查明是孙某红的弟弟孙某猛，4岁）。孙某红和弟弟在地上用水彩笔画画，孙某红问：“叔叔，这个城堡是谁画的呀？”陈某财看了眼说：“那不是城堡，是叔叔的图纸。”（该画图本物证没有找到）孙谋萌说了一句什么，没有听清。背景有动画片的声音。陈某财穿迷彩裤站立，从拉链中掏出阴茎，说：“晓霞，来。”赵晓霞放下画笔，快速站起握住阴茎手淫，并不需要陈某财的辅助。赵晓霞手淫时，眼睛转向电视方向，约30秒后，陈某财小声说：“叔叔要出来了。”赵晓霞遂注视阴茎，陈某财射精，部分精液落在赵晓霞的刘海上。孙某红和弟弟画画，没有发现。
视频物证23：拍摄时间2016年7月18日
内容：
陈某财躺在床上，裤子脱至膝盖，床边帘子拉起一半。背景里有动画片的声音，约为《小猪佩奇》。赵晓霞站在床边，额头上贴着一个退热贴，用右手给陈某财手淫。陈某财本次勃起较为充分，赵晓霞手淫时间长达4分钟，期间赵晓霞有一次突然加快速度，陈某财向上挺起腰部，但仍未射精，并对赵晓霞笑骂：“淘气！”但赵晓霞一如往常，脸色凝重，嘴唇微张，没有说话。约5分钟时陈某财射精，射精的同时，床帘外传来一个女孩的声音：“叔叔，这本书写的什么啊？”陈某财非常紧张，拉过一条毛巾盖住下体，同时孙某红拉开帘子进来，拿着一本《现代汉语词典》（物证55C）。赵晓霞把手从毛巾下拿开，虎口沾有大量精液，孙某红脸色大变，说：“晓霞，你干嘛呢？”接着视频剧烈晃动后结束，推测陈某财对想要逃走的孙某红进行了追打。
另据推测，本视频中陈某财阴茎能够勃起，射精时间相对较长，是服药导致，药物是从隔壁寝室关某处偷的。
本视频是最后一个关于赵晓霞的物证，后来在地窖中作案，陈某财没有拍摄视频。
视频物证24：拍摄时间2016年9月7日
内容：
孙某红在陈某财宿舍中看书（物证70A：《人之初》杂志），陈某财左手拍摄，右手隔裙子抚摸孙某红阴部及臀部。孙某红放下书转身坐在床上，视频立即剧烈摇晃下垂，推测陈某财当时准备结束拍摄，但孙某红说：“叔叔，人是怎么生小孩的啊？”陈某财重新举起手机拍摄，并说：“男人和女人性交，就可以怀孕，怀胎十月，就弄（生）了小孩子。”孙某红说：“性交就是晓霞给你弄的那样吗？”陈某财说：“那不是，那叫手淫，只有我一个人舒服，性交两个人都舒服。”孙某红问：“咋弄了？”陈某财说：“我教你弄，你把裤子脱了”。孙某红撩起裙子，脱掉内裤，陈某财脱下裤子至膝部，露出阴茎，说：“你先把这个弄硬，插进你这里面就行了。”孙某红遂帮陈某财手淫，陈某财亦用右手拇指抚摸孙某红阴部，并问：“你肚子上咋有条线？”孙某红用手摸了摸自己肚子，说：“我不知道，出生就有，我妈也有。”陈某财遂用手机贴近拍摄，见孙某红肚脐眼至阴部之间有一条淡淡的线。后陈某财勃起，将龟头贴在孙某红阴部说：“这样插进去就舒服了。”孙某红说：“不舒服啊。”陈某财说：“你太小了。会疼的。”孙某红说：“赵晓霞都弄了，她比我小两岁呢。”陈某财问：“她跟谁弄了？”孙某红说：“南头的梁某军，你别说我告诉的。”陈某财手指停止动作数秒，后拿出一管润滑剂，挤出大量涂抹在自己阴茎和孙某红阴部，对她说：“你不怕疼咱就弄，咱不能比晓霞差。”孙某红说：“我不怕，我打针都不哭。”陈某财说：“你出一点声音，我就拿这个锯掉你脑袋。”（推测为线锯，物证144A）孙某红笑说：“这是线锯，锯不断脖子。我保证不出声。”接下来陈某财便对孙某红实施奸淫，因其阴茎较短，可以全部插入8岁的孙某红阴道中。孙某红表情痛苦惊讶，但强忍着没有出声。奸淫持续了约30秒，陈某财抽出阴茎的同时射精，这时视频摇晃并停止拍摄。
视频物证25：拍摄时间2016年12月25日
内容：
陈某财在宿舍中对孙某红实施奸淫，床头有一“小太阳”取暖器，画面非常明亮清晰，孙某红此时表情已不痛苦，偶尔露出沉醉的表情。陈某财每隔几十秒便将阴茎抽出孙某红阴道，俯身用舌头舔弄孙某红阴蒂。可以判断，视频是用支架固定的手机拍摄的，说明此次犯罪有充足的准备。舔弄阴蒂时，孙某红偶尔发出呻吟，多数时候唯带有幼女特征的喉音喘息。舔弄多次后，陈某财再次将阴茎插入，快速抽动约30秒后射精，两人剧烈喘息。孙某红说：“叔药吃了么？”陈某财说：“吃了，不吃硬不起来。”孙某红笑说：“这药真好，多吃点。”陈某财说：“可贵呢。”孙某红有手扒开阴道，擦拭挤出的精液，陈某财将阴茎塞进她口中，孙某红吮吸并吞咽残余精液后问：“会怀孕吗？”陈某财说：“还有三四年你才能怀孕，现在可以随便射。”
值得注意的是，这个视频是唯一露出陈某财脸部的物证，但结合本视频中其他体貌特征与其余视频，可以形成证据链。
视频物证26：拍摄时间2017年2月20日
陈某财在宿舍中对孙某红实施奸淫，插入后约5秒，陈某财突然抽出阴茎并用手握住，精液从手指缝流出。孙某红坐起，用嘴含住阴茎吮吸并吞咽精液，后问：“叔没吃药吗？”陈某财说：“吃了。”孙某红说：“吃了还这么快？”陈某才没有说话，孙某红又将疲软的阴茎含入嘴中，并抱住陈某财大腿说：“叔没事，我永远喜欢叔，我用嘴也行。”陈某财发出哭泣的声音，孙某红安慰，并说：“叔跟晓霞弄了吗？”陈某财说：“弄了一次，上个月，吃了药硬了，一碰她身子就射了。”孙某红抚摸阴茎，说：“没事，没事，以后慢慢弄，晓霞的小窝头（疑为对阴道的爱称）比我的好看，叔太喜欢了，所以射了。”陈某财说：“我没有，我喜欢小红的。”孙某红突然哭了，说：“叔，以后你只能弄晓霞的了。”陈某财沉默了一会儿，问：“你妈知道了？”孙某红摇头说：“没有，我要回老家了，我老家南召的。”说完大哭，陈某财伸手关闭了视频。
这是最后一个物证视频，推测陈某财因为身体每况愈下，孙某红又突然离开，便有了负面情绪。赵晓霞最为他的另一个发泄工具，与村中多名青年有染，也令他不满。在2017~2018年间，陈某财利用三角木片和俄文字母表与赵晓霞约会，原因应该是原本单人居住的宿舍住进了工友，同期陈某财开始挖掘地窖，赵晓霞的不检点行为也越发频繁，陈某财一方面心怀不满，一方面担心赵晓霞“玩儿”的太野，走漏风声，遂起了杀心。
陈某财平时喜欢读书，木工手艺也很好，表面为人本分，虽然有些孤僻，但村中口碑尚可。陈某财祖籍新蔡，在家乡已婚育有一女，与赵晓霞同岁。
2018年10月，陈某财被检察机关批准逮捕。梁某军等人强奸、猥亵幼女系列案件，另案处理。受害人孙某红已在2018年夏季于池塘中玩耍时溺水身亡，陈某财知道后崩溃大哭，并交代了一切案情。本案侦查工作告捷。
林刚在赵晓霞的白事（葬礼）后，对赵某讲述了这一切，并批评赵某对女儿缺乏教育和关心，才导致了这一切发生在他眼皮底下。赵某对于林刚的批评教育，没有反驳，也不甚关心，只是不断询问陈某财的家庭背景等情况。林刚事后回忆，常常后悔自己告诉了他陈某财有女儿这件事。