1988年6月20日，端午連假剛結束，台中霧峰國小一名四年級男生打開教室大門，就被眼前毛骨悚然的景象嚇得放聲尖叫，二名少女眼睛、嘴巴被布條及膠帶蒙住，雙手被繩索反綁，脖子也被繩索纏繞在椅背，慘死講台旁邊。
死狀驚悚 氣窗留指紋
警方接獲校方通報到場，初步勘驗發現，二名死者身上沒有證件，樣貌像是國中生，衣著大致完整，教室內桌椅並不凌亂，現場也沒有激烈打鬥痕跡。
警方詢問老師，確認放假前已將教室門窗鎖好，而教室大門沒被破壞，窗戶也沒被撬開，只有氣窗被打開。
鑑識人員蒐證後，在氣窗附近採集到多枚指紋，考量氣窗位置較高，四年級小學生不易碰觸，加上學校在連假前有做過大掃除，警方認為這些指紋是重要線索，二名死者應該是在凶手的帶領下，從氣窗爬進教室，之後在裡頭遭到殺害。
由於無法確認死者身分，警方先從衣著進行推論，因二人衣著輕便，腳上還穿著拖鞋，研判應該不是外地人。命案消息傳開後，二名失蹤少女的家長到場指認死者就是他們的女兒，二人都是霧峰國中學生，林姓少女就讀國一、吳姓少女則是國三生，二人是鄰居也是好友，經常相約外出。
家屬表示，二人前一天一早共騎一輛腳踏車出門，沒想到再也沒有回家。警方後來也在霧峰國小後方，找到二人所騎腳踏車。
課本藏信 揪出關係人
警方初步勘驗後，報請地檢署指揮偵辦，法醫相驗屍體，發現林女有遭性侵跡象。
二名國中女生為何會在端午連假期間，進入霧峰國小教室？若是被陌生人綁架，教室內外應該會有明顯的掙扎痕跡，但現場並不凌亂，只有氣窗開啟，所以她們可能認識凶手，才會自願進入教室；至於凶手是誰？只有一個？還是好幾個？檢警抽絲剝繭，逐一釐清。
由於當年學校沒有裝監視器，檢警只能從現場的指紋及死者生前交友情形進行追查，比對指紋後，排除學校的教職員及學生涉案，便把調查方向轉往校外人士。
一名刑警想起，霧峰國小曾發生過一起手法類似的性侵案，被害學生Ａ女在同一間教室遭人綑綁、侵犯，該案嫌犯陳志明事後未出庭、遭到通緝。另一方面，陳志明也曾因五件性侵女童案，入獄服刑5年，且陳家距離霧峰國小僅一百公尺，有地緣關係。為此，檢警特別進行比對，發現氣窗上的一枚指紋，與陳志明相符。
檢警研判，交友單純的二名女學生，不可能無故跟著有性侵前科的通緝犯進入教室，訪查二人房間及親友後，在吳女課本發現一封從台中成功嶺營區寄出的情書，寄信人陳寶源正是陳志明弟弟，情書內容顯示，吳女與服役中的陳寶源是情侶。
檢警再次比對氣窗周邊採集到的指紋，發現有陳寶源指紋；掌握事證後，前往成功嶺將陳寶源帶回偵訊，並循線逮捕陳志明。兄弟倆到案後，得知事跡敗露，俯首認罪。
起意性侵 勒斃還姦屍
陳姓兄弟向檢警供稱，陳志明性侵Ａ女後，Ａ女家長提告，他害怕坐牢，便逃到北部，因此遭到通緝，後來得知弟弟的吳姓女友認識Ａ女，便趁端午連假返家期間，要弟弟請吳女約出Ａ女，目的是對Ａ女進行報復。
不過，案發當天，吳女並未將Ａ女約出，而是與學妹林女一起赴約。四人在霧峰國小籃球場碰面後，陳姓兄弟帶著二名少女進入校園，並以聊天為由，帶著她們從氣窗爬進教室。
進入教室後，陳志明先質問吳女，為何沒把Ａ女約出來？二人爆發口角。後來，他見同行的林女外型清秀，竟起了歹念，拿出預藏的尖刀與童軍繩，綑綁林女及吳女，接著將自己穿的汗衫撕成布條，蒙住二人雙眼，再用膠帶貼住二人嘴巴，並在教室講台上，當著弟弟面前性侵林女，弟弟見狀，也未出聲阻止哥哥。
陳志明犯案後，一度與弟弟離開教室，到戶外討論下一步該怎麼做。陳志明因性侵Ａ女已被通緝，擔心林女報警，會罪加一等遭重判，主張殺人滅口，弟弟因吳女是女友，不願下手，但陳志明堅持不放人，一向對哥哥言聽計從的弟弟最後只好配合。兄弟倆返回教室，先後將林女及吳女勒斃。
更惡劣的是，二名少女死亡後，陳志明再度起了淫念，又性侵林女遺體，完事後，兄弟倆簡單清理現場，把二具屍體留在教室裡，直接離開，直到隔天早上才被發現。
寵出慣犯 與弟皆槍決
檢警深入調查發現，陳姓兄弟從小備受溺愛，陳家經營雜貨店，附近學童經常到店裡買東西，多年前陳志明就因性騷擾女童，遭家長上門興師問罪，陳母袒護兒子，一概駁斥指控；也許是慈母多敗兒，之後陳志明的性格越來越扭曲，甚至犯下多起性侵案件。
因罪證確鑿，陳志明、陳寶源很快被檢方起訴，法院審理後，認定二人手段凶殘、惡性重大，判處死刑定讞。由於陳寶源案發時具有軍人身分，案發隔年就被軍方依《陸海空軍刑法》執行槍決，而陳志明也在案發2年後，遭槍決伏法。至於當年發生恐怖雙屍命案的霧峰國小教室，後因921大地震嚴重受損，已拆除重建、不復存在。
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