两天之后，案件又有了新的进展。有群众向专案组举报，称在浙江温州看到过王仙卿的身影。专案组立刻抽调警力，火速赶往温州开展抓捕工作。可当侦查人员赶到举报地点时，王仙卿却已经不见了踪影，再次消失在侦查人员的视野之中，仿佛人间蒸发一般。
侦查人员没有气馁，立刻对王仙卿在温州的社会关系展开调查，很快就找到了他的姐姐。据王仙卿的姐姐透露，王仙卿早在10月13号就已经离开了温州，临走之前，他还跟姐姐说，自己要回老家，准备去当兵。可侦查人员立刻与江西九江当地的警方取得联系，核实后发现，王仙卿根本没有回到老家，他所说的“回老家当兵”，不过是一句谎言，目的很可能是为了掩人耳目，躲避追查。
更可疑的是，案发之后，王仙卿曾经给他姐夫家打过一个电话。当时，警方已经前往王仙卿的老家进行走访排查，他的家人也已经知晓了宿州发生的纵火杀人案。电话接通后，家人试探性地问他，那起杀人放火的案子是不是和他有关系。王仙卿听到这个问题后，显得十分惊慌失措，说话支支吾吾、语无伦次，一个劲儿地否认：“不是不是，跟跟跟我没关系。”说完之后，就匆匆忙忙地挂断了电话，之后再也没有联系过家人。
这一系列的反常行为，更加坚定了专案组的判断，王仙卿就是本案的真凶。他在案发前离开温州，案发后刻意隐瞒行踪，接到家人电话时惊慌失措，种种迹象都表明，他心中有鬼。随后，专案组立刻签发了通缉令，将王仙卿列为网上逃犯，在全国范围内展开追捕。
10月18号，专案组接到可靠线报，称王仙卿在江苏徐州出现，很可能准备从徐州乘坐火车或汽车逃往其他地方。专案组立刻投入重兵，火速赶往徐州，在当地警方的大力配合下，对徐州的汽车站、火车站以及周边的宾馆、网吧等人员密集场所展开了严密的排查和布控，实施抓捕行动。
经过周密部署和紧张排查，当天晚上，侦查人员在徐州一家不起眼的小旅馆里，将正准备收拾东西逃跑的王仙卿成功抓获。面对突然出现的民警，王仙卿先是惊慌失措，试图反抗，但很快就被民警制服，戴上了冰冷的手铐。这个背负着三条人命、犯下滔天罪行的凶手，终于落入了法网。
被抓获后，王仙卿深知自己的罪行已经败露，在民警的审讯下，心理防线很快就崩溃了，对自己纵火杀人的犯罪事实供认不讳，详细交代了整个作案过程和作案动机。
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