最大、也是唯一的遺憾
在遺骨鑑定的同時，警方開始搜尋頭顱。他們按照劉學強的供詞，在台南市環保局長侯家典與掩埋廠班長夏玉笙的協助下，找到了垃圾車行駛的終點，位於歸仁鄉的南沙崙垃圾掩埋場，並畫出了垃圾車在掩埋場內的行駛路線圖。以這個路線圖作為圓心，半徑五十公尺的範圍，就是頭骨可能被丟棄的位置。
然而棘手的狀況出現了。在這個範圍內，有一半是正在使用中的掩埋場，必須容納源源不絕的新垃圾；另一半則是垃圾車迴轉道，無法容納被暫時挖出的垃圾。最好的方式，就是將使用中的掩埋場關閉後、分甲乙兩梯次開挖，每次開挖至少六到十公尺深。然而這個方法，不僅會耗費大量金錢、讓鄰近縣市的垃圾在短期內無處可埋，更有可能在執行後，仍無法順利找到頭骨。
警方陷入了挖還是不挖的兩難。
後來，專案小組找來了母親井口久子，與她一同前往歸仁鄉南沙崙垃圾掩埋場。看到掩埋場狀況的井口久子，在瞭解工程有多麼浩大之後，知道自己無法堅持開挖，只能黯然離開。
困難重重的指證
儘管在諸多考量下，垃圾場最終並未開挖，然而警方還有另一個突破點，那就是井口真理子的隨身物品，與劉學強用來殺害井口真理子的凶器。
劉學強說，他將井口真理子的背包丟到高雄市前鎮區修文街的垃圾車中。專案小組於是去了高雄市環保局，找到負責此條路線的清潔隊員黃周珠和徐李水月。兩人說他們在當天的凌晨三、四點多，確實注意到有個戴眼鏡的男子，將一個背包丟進垃圾車裡。
為什麼事發過了一年，他倆還對此事記憶猶新呢？
因為兩人看到那個背包的品質很不錯，覺得相當可惜，想要抽出背包留下來用卻慢了一步；他們只來得及撿起掉出的手電筒、雨傘和萬能瑞士刀。
那是奶白色的富士牌手電筒、義大利名牌Fiorucci的紅色摺疊傘，和日本Hunting牌的萬能瑞士刀。也難怪清潔隊員會覺得可惜，進而留下印象了。
也幸好他們覺得可惜，把這些物品帶回家保留了下來。不知道那是死者遺物的他們，意外地替無處申冤的死者保全了一部分的證物。
得知專案小組找到清潔工與手電筒等物證後，劉學強的情緒變得相當不穩定，拒絕指認手電筒等物是否為死者所有。
沒關係，還有母親井口久子。專案小組這樣想著。然而到高雄辨識遺物的井口久子，卻向專案小組表示她在日本時從來沒看過這些東西，所以無法指認。
雪上加霜的是，儘管清潔工證實他們曾看到戴眼鏡的男子丟棄背包，並且從背包撿回這些物品，然而他們卻無法確認該名男子就是嫌疑犯劉學強──畢竟誰會對一年前匆匆丟掉一個包包的男人留下什麼深刻的印象呢？
專案小組唯一的希望，只剩下找到劉學強殺死井口真理子的凶器。
深陷淤泥中的凶器
劉學強說，他是在4月8日凌晨兩點到三點，將十字弓棄置在七賢橋下。警方推估當日的潮汐，發現是平潮，水流則是長流（全天候小流水）。凌晨兩點，正值退潮的最低點，因此凶器在落水後，距離投擲的位置誤差應為一公尺左右。又按潛水深度表測試，七賢橋下水深約二點五公尺，水底汙泥深度約一公尺。
數據都有了，接著，就等潛水人員到水底，再次驗證劉學強供詞的可靠性。
1991年3月13日是個豔陽高照的日子，水底的能見度相當不錯。潛水教練林谷河按照警方提供的資料與數據，在七賢橋附近水中開始搜尋。河岸旁是大批的圍觀民眾，儘管陽光熾熱，然而所有人都屏氣凝神地等待搜尋結果。
「找到了！！找到了！！」林谷河衝出水面，右手高舉一把黑色十字弓。這把長期被河水浸泡的十字弓，弓弦早已斷落。它就是劉學強殺害來臺觀光的女大學生井口真理子的兇器，而事發迄今已經過了將近一年。
愛河一旁的圍觀民眾，對著這位找到關鍵證據的英雄報以熱烈的掌聲。專案小組為終於尋獲凶器，鬆了一口氣。而偵辦負責此案的王登榮檢察官，則要求潛水人員繼續搜尋柴刀。
然而柴刀的體積小，潛水搜尋不易，警方只好對七賢橋實施交通管制，由安徽營造廠提供大型吊車，吊著警方向瑞記工程公司商借的大型吊車與巨型電磁盤，沿著七賢橋南側愛河河床搜尋。電磁盤吸起許多市民棄置於愛河的金屬物，但不管他們怎麼找，就是沒有柴刀的蹤影。
死無對證的證言，或謊言？
找到十字弓後，警方在3月19日押著劉學強，分赴各處舊地重新模擬犯罪現場。這次總算每個細節都對得起來了。儘管如此，劉學強到底為什麼要殺了井口真理子，卻始終是個謎團。警方認為劉學強是因強姦未遂、憤而殺害了井口真理子，然而劉學強卻始終強烈地否認這項指控。他堅稱是從睡夢中突然清醒，失去控制才鑄下大錯。警方則由其前科判斷，劉學強之所以不願意承認他的動機是強姦未遂，是知道強姦犯在獄中的待遇悽慘。
在現場模擬時，劉學強在圓山飯店前，說井口真理子曾與一位穿白紗的新娘於俱樂部入口處合影，他負責用井口的相機替兩人拍攝；當兩人到富國島遊玩時，井口真理子在吊橋附近與一名五、六十歲的男子用日語交談，並互相拍攝照片。然而儘管有這些證詞，這兩位目擊證人迄今都並未現身，無從確認劉學強供詞的真偽。
餘波盪漾，無法結尾的慘案
至此，儘管井口真理子的頭顱尚未尋獲，然而全案除動機外，已大致可稱水落石出了。
值得注意的是，專案小組在移送書中引述了祕密證人的證詞，指出劉學強不僅係意圖非禮失敗、趁井口真理子熟睡時加以殺害，還在行兇後玷汙屍體，並取走她攜帶的現金──這個神祕的「祕密證人」身分為何？為什麼連「行兇後玷汙屍體」這種細節都一清二楚？專案小組又為何採納了這些證詞？此外，按供述中所言，井口真理子在遭受劉學強意圖非禮後，仍安心地在他家呼呼大睡，這聽起來簡直就和她遭十字弓射中三箭仍未驚醒一樣匪夷所思。
儘管如此，劉學強涉嫌殺害井口真理子一事，已有諸多確鑿的證據。因此，在11月24日，高雄地方法院依殺人及遺棄屍體罪嫌，判處劉學強死刑。然而由於劉學強符合精神異常的減刑條件，最後由死刑減為無期徒刑、褫奪公權終身。
1993年5月3日，井口真理子的遺骨在台灣火化，並由井口久子帶回日本。喧騰一時的井口真理子案終於結束了。但在此之後，台灣觀光業的重建之路，卻才正要開始。儘管台灣檢警認真地查辦，然而卻無法贏回日本觀光客對台灣的信賴。根據統計，該年的日本觀光客數量創下歷年最大負成長的紀錄，總額達到3.1%。據說，日亞航在日本宣傳台灣旅遊時，甚至遭到許多民眾打電話抗議。
對於自家國人在外國被害所出現的憤怒情緒可以理解。然而一想到這是一個外國人在日本被害時會出現「兇手親衛隊」的國家，某個程度上，不由得讓人覺得台灣受到的待遇，也有些過了頭吧。
陰魂不散的靈異傳聞
井口真理子案偵破後，相關的靈異傳聞不斷出現。劉學強被捕後，警方發現他的計程車與住處都擺滿了佛像，車窗貼滿佛經與標語，還經常播放佛經做晚課。然而顯然神佛都不願保佑這個前有多次虐殺貓狗前科、最終奪走無辜人命的男子。據說劉學強曾多次向辦案人員表示，井口一直出現在他的夢中對他說話，雖然因語言不通，不知道講些什麼，但劉學強還是常半夜驚醒。
挖出井口真理子屍骸的空地，住戶間則口耳相傳著許多靈異現象，有的看到無頭女鬼，有的則莫名接到來自日本的國際長途電話。許多人想起來，都餘悸猶存。這塊空地，地主最後賣給建商。建商想要蓋大樓，多次雇怪手整地──但只要怪手挖到井口埋屍的大樹附近，就會莫名其妙地故障。好不容易大樓蓋好了，然而今年（2019）2月，這棟大樓裡卻發生了男子吳茂騰勒斃張姓女友並分屍的殺人事件，媒體紛紛以「恐怖巧合」來報導此案。
相隔二十多年，恐怖的陰影再度盤旋在崇明十三街的上空。
二十年後，無人相信的再翻供
2004年4月，劉學強在台中監獄被獄友打成重傷，同年9月被移至宜蘭監獄服刑迄今。因為劉學強適用舊刑法規定，服刑10年可申請假釋，被判無期徒刑、在宜蘭監獄服刑的劉學強，自1991年起遭羈押服刑逾28年、移監宜監服刑近15年，共陳報20次假釋，全部到遭駁回。
2011年9月，劉學強曾向臺灣高等法院高雄分院遞狀多次「翻供」，指真凶另有其人，殺人證物就埋藏在高雄小港，聲請法官提解他到高雄協助挖掘取證，最高法院也駁回了抗告。獄方懷疑，可能是關押太久，想做最後的掙扎，才出此下策。
宜監曾詢問劉學強親友，卻找不到人願為他擔保出獄後的住處。面對獄方的詢問，劉學強的親友反嗆：「這種畜牲，跟我們沒有關係，誰把他放出來危害社會，誰就要負責。」2017年8月，宜蘭監獄以「資料不備」駁回劉學強第20次假釋申請。劉學強因此成為唯一一個殺人被判無期徒刑、已達門檻卻無法提報假釋的收容人，也成了「史上關最久的無期殺人犯」。
這個最久，僅僅28年。
