余杭县令刘锡彤接诉状后并未立即升堂，先派人"秘密初查"。初查人回来作了汇报，自然是杨乃武与小白菜的"绯闻"贯满了刘的耳鼓。之后，刘县令带领办案人及法医沈祥等验尸。此时尸体已经腐败，尸表呈青黑色，沈祥便报称"服毒身死"。刘锡彤当场将小白菜带回县衙审问。小白菜大呼冤枉，但在"大刑伺候"下屈认以前曾与杨乃武通奸谋害了亲夫。刘锡彤接着传杨乃武到庭对质，杨拒不承认。后被刑讯逼供，杨乃武屈招。结案意见是：葛毕氏、杨乃武拟判为凌迟、斩首。
清朝死刑案件是五审制。同治十三年四月，本案第五审即终审开始。审讯中，杨乃武、小白菜均推翻原供词，所以没能审结。光绪元年四月，皇上令刑部详细研究案情。经刑部审查卷宗，认真研究，讯问犯人，调查证人，重新检验尸骨，终于查清葛品连系病死而非中毒死亡。至此，杨乃武与小白菜冤案得以平反。办理此案的大小官员以及做违证的证人全部受到惩治。
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