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第二批押解的是证人，包括喻氏（葛品连母）、沈体仁（葛品连继父）、王氏（小白菜母）、王心培、何春芳、姚氏（“钱宝生”母）、店伙杨小桥等，一共数十人。浙江巡抚杨昌浚曾以姚氏患有癫痫病、王氏有年幼女儿为借口，请求免提二人进京，只写出证词画押即可。但被刑部断然拒绝。
杨乃武被单独安排在第三批。一路上，他和小白菜的刑伤都得到了治疗，这是因为之前胡瑞澜等人均上报说没有动用酷刑。因为刑部的严密关注，沿途均由当地官府照顾，路上倒是没有出什么差错。
光绪二年（1876）三月二十七日，第二批上路的证人抵达北京。在按照惯例搜身时，刑部人员从葛品连的母亲喻氏身上搜出一张字条，写着“刑部司员文起暨浙江粮道如山宅内居住之刘殿臣，余杭县署内姜位隆恳托”的字样。因为字条中涉及刑部官员，刑部立即如临大敌，审问喻氏字条从何而来。喻氏说是家乡余杭的远亲姜位隆所写，担心她来北京后无依无靠，让她投靠文起和刘殿臣。调查后，发现刑部司员中并没有一个叫文起的人，只有个叫文超的。因为杨乃武案情重大，刑部不敢疏忽任何一个细节，为了证实喻氏的话，竟然发告示在全国通缉刘殿臣和姜位隆。后来才知道，姜位隆本来要写的是“文超”，粗心写成了“文起”。此事弄得风声鹤唳，草木皆兵，不过最后只是虚惊了一场。经查，文超、刘殿臣和姜位隆均与案情无关。
有意思的是，这次检查还查出了证人詹善政并不是真的詹善政，原来詹善政不愿意进京作证，已经潜逃躲避起来，改由杨乃武岳母张氏家的帮工王顺发顶替。经过一番折腾后，詹善政最终还是被缉捕，押解进京。
等到涉案人员全部抵京后，刑部举行了一次大审，又叫三法司会审，指由刑部主审，都察院、大理寺会审。主审官是刑部尚书桑春荣和皂保，发话讯问的是刑部浙江清吏司郎中刚毅和另一位都察院刑科主事。当时赶到刑部署中观审的官员不计其数，“观者如堵”，后来者连插足的地方都没有。然而在审讯过程中，大堂上下鸦雀无声，众人无不倾耳细听案情经过。可见这一案件当时瞩目的程度。
犯人一带上来，就明显有受过酷刑的痕迹，这一点与之前杨昌浚具题、胡瑞澜上奏中所说的并无刑讯一节显有不符。因为杨乃武的膝盖受刑时受过伤，还没有痊愈，无法下跪，审讯官破例允许他坐在地上回答。杨乃武知道这是他最后的机会，于是就推翻前面的口供，说出了自己案发时根本就不在余杭，后来承认有罪，都是畏刑诬服。
到小白菜时，她开始尚不敢翻供。姿色出众的她虽然一再受刑，很是憔悴，但依旧还是能见到当日风韵。审讯官见她畏惧，料到是怕上刑，便温言安慰，鼓励她照实直说。小白菜终于鼓足勇气，说只以为丈夫病死，不知丈夫是服毒，毒药从哪里来的也不知道，杨乃武并没有给她毒药，二人也无奸情。
其他证人也均据实作证。“钱宝生”母亲姚氏和店伙杨小桥均说药铺从来没有进过砒霜，也没有见过杨乃武。尤其是仵作沈祥供认，验尸时并不能确认葛品连是中砒霜而死。形势急转直下，开始对杨乃武、小白菜有利。为了确认葛品连的死因到底如何，刑部紧急调运葛品连的尸棺到北京，准备重新勘验。路途遥远，为了防止尸棺被调包，刑部进行了严密的防范，派出兵丁押送，并在棺材上贴上封条。
光绪二年（1876）十二月初九，葛品连尸棺运抵京城，停放在朝阳门外的海会寺前。刑部尚书皂保率领刑部官员，偕同五城兵马指挥等地方官，在海会寺前当众开棺验尸。犯人和所有证人也都被押到现场。杨乃武和小白菜身穿红色囚衣，被关在一旁的木笼当中。由于影响巨大，前来观看开棺验尸的人山人海，甚至还有一名法国记者。
刑部选调的荀义、连顺都是当时北京最有名望的老练仵作。二人打开棺材后，发现尸体皮肉已经腐烂殆尽，只剩下骨殖。如果是中毒，骨殖应呈青黑色。二人由上至下仔细详验，发现葛品连囟门骨、胸部龟子骨、牙齿、牙龈、手指、足趾骨尖及周身大小骨殖均呈黄白色，并无砒霜中毒的迹象，尸骨经过蒸煮也没见异常，与《洗冤录》所载正常病死符合。最后得出权威结论：葛品连确系因病而亡，并非中砒毒而死。
结果一经宣布，现场欢声雷动。法国记者急忙跑到木笼边，对杨乃武和小白菜喊道：“无毒！无毒！”据说后来这位法国记者还到浙江采访过杨乃武，并在国外媒体上作了报道。
刑部官员又当众询问余杭知县刘锡彤、仵作沈祥当时勘验情况。二人承认，原来勘验时，试毒银针并未按要求用皂角水反复擦洗，不符合朝廷规定的检验程序；沈祥向刘锡彤只报服毒而死，却未报何毒致死。
至此，案情已经基本清晰。
光绪二年（1876）十二月十六日，刑部尚书皂保命将所有犯人、证人带到大堂，环跪一圈，当面对质。在众目睽睽之下，没有人敢再说假话、作伪证。全案的来龙去脉，始末经过，至此全部水落石出。历时三年，经过七审七次误判的疑案，屡经曲折，柳暗花明，至此终于大白于天下。
伍、悲多欢少的结局
杨乃武小白菜一案真相大白后，剩下的就是结案量刑的问题。对于犯人、证人还好说，对于之前历次承审官员的处理就是个难题了。尤其是杨昌浚、胡瑞澜这样的一品大员，身后还有湘军做靠山，要下决心查办，实在不是件容易的事。如果说之前的党争还只是潮流暗涌的话，随着案情的明朗，朝中大臣很快就分成了两派，派系争斗公开化了。
一派以大学士翁同龢，翰林院编修夏同善、张家骧为首，主张对浙江承审官员严惩不贷。这一派多是浙江、江苏人，称为江浙派。又因为大多是文臣谏官，因而被称为朝议派。
另一派则认为刑部审验不足为凭，应该维持杨昌浚、胡瑞澜原判。这一派以湖南、湖北籍大臣居多，称两湖派。因掌握地方实权，又称为实力派。不过他们的首脑人物，并非两湖人士，而是贵州平远人丁宝桢。
丁宝桢的出现十分富有戏剧性。他当时任四川总督，刚好回京城办事，听说刑部在海会寺当众开棺验尸后，立即气势汹汹地赶去刑部，斥责刑部尚书桑春荣老耄糊涂，说葛品连已经埋到地下三年，毒气早已消失，不能凭尸骨呈现黄色就认定不是中毒死亡，而是应该维持杨昌浚原判。还大发雷霆地说：“这个铁案如果要翻，将来没有人敢做地方官了，也没有人肯为皇上出力办事了。”当时桑春荣已经写好了参革各承审大员的奏疏，丁宝桢声色俱厉的态度当即就把他吓坏了，竟然当场答应先压下奏疏，慎重研究后再说。
丁宝桢声名鹊起、令天下人刮目相看是在同治八年（1869）。那一年的七月，慈禧太后派亲信太监安德海出京，被当时还是山东巡抚的丁宝桢抓住后就地正法。因为这一件事，京官都十分畏惧丁宝桢。更有一种传说广为流传，说在背后支持丁宝桢的就是恭亲王奕䜣和慈安太后。正因为如此，丁宝桢大闹刑部的直接介入令杨乃武小白菜结案的局面更加复杂化，此时已经不仅仅是中央朝廷与湘军军事集团之间的争斗那么简单，传说恭亲王奕䜣和慈安太后均有意趁此机会打压慈禧太后，所以丁宝桢才气焰极盛。
正因为涉及种种势力，慈禧太后一时之间也不知道该如何处理，无论偏袒哪派，另一派都不会答应。就在这位帝国的最高执政者犹豫不决的时候，都察院御史王昕上了一道奏折，这就是著名的《奏杨乃武葛毕氏冤案折》。奏折全文如下：
伏读本月（光绪二年十二月）十六日上谕：刑部奏承审要案复验明确一折，浙江余杭县民人葛品连身死一案，该县原验葛品连尸身系属限毒殒命，现经该部复验，委系无毒因病身死，所有相验不实之知县刘锡彤，着即行革职，即着刑部提集案证，讯明有无故勘情弊，及葛品连何病致死，葛毕氏等因何诬认各节，按律定拟具奏。钦此。仰见我皇上钦恤用刑，慎重民命之至意。臣愚以为期罔为人臣之极罪，纪纲乃驱下之大权。我皇上明罚敕法，所以反复求详者，正欲伸大法于天下，垂炯戒于将来，不止为葛毕氏一案雪冤理枉己为。
伏查此案奉旨饬交抚臣详核于前，钦派学臣复审于后，宜如何悉心研鞫，以副委任。万不料徇情枉法，罔上行私，颠倒是非，至于此极。现经刑部勘验，葛品连委系因病身亡，则其原定供招证据尽属捏造，不问可知。夫借一因病身亡之人，罗织无辜，锻炼成狱，逼以凌迟重典。在刘锡彤固罪无可逭，独不解杨昌浚、胡瑞澜身为大臣，迭奉严旨，何忍朋比而为此也。胡瑞澜承审此案，熬审逼供，唯恐翻异，已属乖谬。而其前后复审各折片，复敢狂易负气，刚愎怙终，谓现审与初供虽有歧异，无关罪名出入，并请饬下各省著为律令。是明此案尽属子虚，饰词狡辩，淆惑圣聪，其心尤不可问。而杨昌浚于刑部奉旨行提人证，竟公然斥言应取正犯确供为凭，纷纷提解，徒滋拖累。是直谓刑部不应请提，我皇上不应允准，此其心目中尚复知有朝廷乎？臣揆胡瑞澜、杨昌浚所以敢于为此者，盖以两宫皇太后垂帘听政，皇上冲龄践祚，大政未及亲裁，所以藐法欺君，肆无忌惮。此其罪名，岂止如寻常案情专欲故人误入、已决未决比例轻重也？
臣惟近年各省京控，从未见一案平反，该督抚明知其冤，犹以怀疑误控奏结。又见钦差查办事件，往往化大为小，比小为无，积习瞻徇，牢不可破。惟有四川东乡县一案，该署督臣文格，始而回护，继而检举。设非此案在前，未必不始终欺饰。可见朝廷举动自有风声，转移之机正在今日。臣亦知此案于奏结时刑部自有定拟，朝廷必不稍事姑容。惟念案情如此支离，大员如此欺罔，若非将原审大吏究出捏造真情，恐不足以昭明允而示惩儆。且恐此端一开，以后更无顾忌，大臣尚有明比之势，朝廷不无孤立之忧。臣惟伏愿我皇上赫然震怒，明降谕旨，将胡瑞澜、杨昌浚瞻徇欺罔之罪，予以重惩。并饬部臣秉公严讯，按律定拟，不得稍有轻纵，以伸大法于天下，以垂炯戒于将来。庶几大小臣工知所恐惧，而朝廷之纪纲为之一振矣。
这道奏折语气尖锐，除了弹劾胡瑞澜等承审官员“罗织无辜，锻炼成狱”外，更是巧妙地把胡瑞澜的胆大妄为归结为欺负“两宫皇太后垂帘听政，皇上冲龄践祚，大政未及亲裁”。慈禧太后读到奏折后，勃然变色，终于下定了决心。
光绪三年（1877）二月十六日，最后的结果终于显现，刑部向两宫皇太后和光绪皇帝上奏本案审理结果，拟处：余杭知县刘锡彤革职，从重发往黑龙江效力赎罪，因清律规定年逾七十的罪犯可以以银赎罪，当时刘锡彤年过七十，判决还特别规定他不准收赎；生员陈湖（陈竹山）已在监狱病死，免予追究；仵作沈祥杖八十，徒二年；门丁沈彩泉杖一百，流放两千里；杭州知府陈鲁，宁波知府边葆城，嘉兴知县罗子森，候补知县顾德恒、龚世潼、郑锡滜均革职；按察使蒯贺荪已病故，不论；训导章濬（即章纶香）革职；喻氏（葛品连母）杖一百，徒四年，须交银才能赎罪；王心培杖八十；“钱宝生”已经病死，免予追究；姜位隆、刘殿臣各笞四十。
对于浙江巡抚杨昌浚、学政胡瑞澜，二人均是从一品官员，刑部不敢拟处，而是“恭候钦定”。奏折递上去的同一天，谕旨下达，将杨昌浚、胡瑞澜二人即行革职。
对于本案的两个主要人物，杨乃武与小白菜虽无通奸，但同食教经，不知避嫌，并在申冤诉状中诬陷何春芳等人以脱己罪，杖一百，被革举人身份不予恢复；小白菜因与杨乃武同桌共食、诵经读诗，不守妇道，致招物议，杖八十。
至此，历时三年半、轰动全国的杨乃武与小白菜案结束。
一件没有杀人犯的葛品连病死案，却导致自巡抚、学政至司道府县被革职者十六人，镌级撤任被议者十余人，号称百年来巨案。有人为此叹道：“此案所以成为轩然大波者，良非无故。盖其中有科名门第之争，官民之争，省籍成见之争，内外官之争，尤大者为疆吏枉法欺罔朝廷之问题。……各方勾心斗角之态可掬。”（黄濬：《花随人圣庵摭忆》）可谓一针见血的精辟点评了。
光绪三年（1877）二月底，京师寒风凛冽，备受身心折磨的杨乃武与小白菜终于走出了刑部大牢，重获自由。杨乃武的家人和亲朋好友都早已经等候在门口，当�