因洪曉慧是許女的情敵，加上畢業於交通大學應用化學系，有化工背景，警方認為她涉有重嫌，朝情殺方向偵辦。另外，警方發現許女遇害後，曾男仍收到死者寄的多封電子郵件，經抽絲剝繭，查出洪曉慧在背後搞鬼。
林明宏說，許女遇害後不久，曾男就收到許女寄的電子郵件，許女在信中以「大大」稱呼曾男，並說她要去旅行，請曾男暫時不用找她，最後還寫她刷爆了信用卡。警方根據IP位置，查出電子郵件是從學校的電腦教室發出，多名同學當時也目睹洪曉慧在場使用電腦，洪原用自己的帳號密碼登入，發現出錯後才改用許女帳密登入，過程全被記錄在電腦資料裡，成為第一個破案關鍵。
另一方面，法醫驗屍時，在許女的毛衣上發現一片斷裂的指甲，其他同學則向警方透露，一向習慣留長指甲的洪曉慧在命案後將指甲剪短，經比對，這片斷裂的指甲與洪的指甲紋吻合，加上警方也在洪的宿舍發現她的衣物及鞋子沾有血跡，並與許女的血液相符。
僅管證據確鑿，洪曉慧仍不認罪，警方找來洪母相勸，她才痛哭認罪。洪向警方供稱，案發前一天下午，許女給她信用卡請她代購香水、化妝品，返校後她將信用卡、物品交還；當晚9點多，她與許女、曾男一同外出買鞋，店家告知信用卡已被刷爆、無法結帳，許女當場質疑洪盜刷，洪返校後越想越氣，凌晨3點多約許女到演講廳談判。
不甘勢弱的許女還不斷怒罵：「妳就是賤！」洪氣得把許女壓在胯下，掐住她的脖子，許女掙扎後翻身至講台旁，洪見狀拉扯她的頸部猛烈撞擊地面好幾下，許女當場昏迷，之後洪到實驗室拿麻醉劑「哥羅芳」朝許女後腦及臉部淋下，讓許女陷入深度昏迷，接著拉著許女雙腳，從講台一路沿著階梯拖到冷氣機旁，將人藏在冷氣機下方。
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