Sachverhalt:
A. Das Obergericht des Kantons Zürich verurteilte X._ zweitinstanzlich wegen mehrfacher Vergewaltigung, mehrfacher sexueller Nötigung, mehrfacher sexueller Handlungen mit Kindern und Pornographie zu einer Freiheitsstrafe von acht Jahren. Es stellte fest, dass der Teilfreispruch des erstinstanzlichen Urteils betreffend den Vorwurf der mehrfachen sexuellen Nötigung zum Nachteil von A._ in Nebendossier 1 Anklageziffern 2 und 3 in Rechtskraft erwachsen ist.
B. Gegen dieses Urteil erhebt X._ Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, das angefochtene Urteil sei aufzuheben und er sei vom Vorwurf der mehrfachen Vergewaltigung, der mehrfachen sexuellen Nötigung und der Pornographie (alles zum Nachteil von B._), sowie der mehrfachen sexuellen Handlungen mit Kindern zum Nachteil von C._ freizusprechen. Im Übrigen sei der Schuldspruch zu bestätigen und er sei milde zu bestrafen. Eventualiter sei die Sache zur Erstellung eines Glaubwürdigkeitsgutachtens hinsichtlich der Aussagen von B._ und zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Subeventualiter sei er milde zu bestrafen. Über allfällige Zivilansprüche sei im Sinne seiner Ausführungen vor Vorinstanz zu entscheiden. Die Sicherheitshaft sei aufzuheben und er sei aus der Haft zu entlassen. Für die erstandene Haft sei ihm eine angemessene Genugtuung auszurichten. Es sei ihm die unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung zu gewähren.
Erwägungen:
1. Auch wenn der Beschwerdeführer keinen ausdrücklichen Freispruch vom Vorwurf der mehrfachen sexuellen Handlungen mit Kindern zum Nachteil von A._ beantragt, geht sinngemäss aus der Begründung der Beschwerde hervor, dass er diesen Vorwurf bestreitet. Gegenstand der Beschwerde bildet somit die Verurteilung wegen mehrfacher Vergewaltigung, mehrfacher sexueller Nötigung und Pornographie zum Nachteil von B._ und mehrfacher sexueller Handlungen mit Kindern zum Nachteil von A._ und C._
2. Die Vorinstanz erachtet es als erstellt, dass der Beschwerdeführer A._ mehrmals auf die nackte Scheide küsste und sie dabei jeweils auch seine Zunge spüren liess (angefochtenes Urteil S. 26). Die Rüge des Beschwerdeführers, die Berührungen mit der Zunge an der Scheide des Opfers fielen nicht unter das in der Anklage aufgeführte "Lecken der Scheide" und die entsprechende vorinstanzliche Feststellung verletze den in Art. 29 Abs. 2 und Art. 6 EMRK verankerten Anklagegrundsatz (Beschwerde S. 5 f.), geht offensichtlich fehl. Entsprechende Vorbringen, welche an eine mutwillige Prozessführung grenzen (z.B. das von der Vorinstanz festgestellte Eincremen des Penis mit masturbierenden Hin- und Herbewegungen falle nicht unter das in der Anklage genannte Onanieren und verletze ebenfalls den Anklagegrundsatz, Beschwerde S. 10 oben; vgl. zum Begriff der Mutwilligkeit BGE 128 V 323 E. 1b S. 324 mit Hinweisen) sind abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist.
3. Sachverhalt in Bezug auf A._, geb. 2000
3. Sachverhalt in Bezug auf A._, geb. 2000
3.1 3.1.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz stelle den Sachverhalt in willkürlicher Weise fest, indem sie davon ausgehe, er habe A._ seine Zunge an ihrer Scheide "spüren lassen". Bei ihrer ersten Befragung habe das Opfer ausgesagt, es habe die Zunge nicht am Geschlechtsteil, sondern weiter unten gespürt. Anlässlich der zweiten Befragung habe es sich nicht mehr an seine erste Aussage erinnert, insbesondere nicht an den Oralverkehr. Es habe in keinem Zeitpunkt von einem Lecken mit der Zunge an seiner Scheide berichtet, weshalb die gegenteilige Feststellung der Vorinstanz das Willkürverbot und den Grundsatz in dubio pro reo nach Art. 9 BV, Art. 32 Abs. 1 BV und Art. 6 Ziff. 1 EMRK verletze.
3.1.2 Die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 BGG; vgl. auch Art. 105 Abs. 1 und 2 BGG). Offensichtlich unrichtig im Sinne von Art. 97 Abs. 1 BGG ist die Sachverhaltsfeststellung, wenn sie willkürlich ist (BGE 134 IV 36 E. 1.4.1 S. 39 mit Hinweis; vgl. zum Begriff der Willkür BGE 136 I 241 E. 3.1 S. 250 f. mit Hinweisen). Wird eine Verletzung des Willkürverbots geltend gemacht, muss anhand der angefochtenen Subsumtion im Einzelnen dargelegt werden, inwiefern der Entscheid an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet (Art. 106 Abs. 2 BGG; BGE 136 I 49 E. 1.4.1 S. 53 mit Hinweisen). Auf die Rechtsprechung zum Grundsatz in dubio pro reo kann verwiesen werden (BGE 127 I 38 E. 2a S. 40 f. mit Hinweisen).
3.1.3 Das Opfer kam von sich aus auf die sexuellen Handlungen des Beschwerdeführers zu sprechen, als die Befragerin ihm erklärte, es gehe um Handlungen mit einem Mann, über welche es seiner Mutter bereits berichtet habe. Darauf erzählte es ohne fremden Anstoss, der Beschwerdeführer habe es am Po angefasst und an der Scheide geküsst. Für das primäre weibliche Geschlechtsorgan wusste es keinen Namen, zeigte auf seinen Schoss und nannte das Körperteil auf Nachfrage hin "Schlitzli" (angefochtenes Urteil S. 23 f.). Die Frage, ob der Beschwerdeführer es an der Scheide auch mit der Zunge geküsst hatte, bejahte das Opfer zweimal mit Kopfnicken. Es habe die Zunge überall gespürt, bei der Scheide und auch an den Beinen. Dies sei mehr als einmal vorgekommen (act. 55, Abschrift der Videobefragung, S. 4 f.; angefochtenes Urteil S. 24). Hingegen habe es der Beschwerdeführer nicht mit den Händen an der Scheide angefasst (act. 55 S. 5), bei Küssen auf die Wange habe es seine Zunge nicht gespürt (act. 55 S. 7) und es habe ihn auch nie nackt gesehen (act. 55 S. 6). Das Opfer konnte in seinen Aussagen zwischen verschiedenen Arten sexueller Handlungen, und der Frage, ob der Beschwerdeführer diese an ihm vorgenommen habe, unterscheiden. Weiter war es in der Lage, örtliche und zeitliche Angaben zum Geschehen zu machen. Manchmal sei es auf dem Bett gesessen, manchmal gestanden. Der Beschwerdeführer habe sich hingekniet (er sei "zwüsche d' Knüü abe"; act. 55 S. 7). Ebenso gab es auf entsprechende Fragen einen während der Erlebnisse geführten Dialog wieder. Der Oralverkehr habe ihm Schmerzen verursacht, was es dem Beschwerdeführer gesagt habe. Dieser habe geantwortet, das sei nicht so schlimm (act. 55 S. 5). Der Beschwerdeführer bestätigte diesen Dialog (angefochtenes Urteil S. 21 f. und S. 25). Die im Vaginalbereich geäusserten Schmerzen sind mit Oralverkehr am kindlichen Opfer vereinbar. Das Opfer belastet den Beschwerdeführer nicht unnötig, da es in seinen Aussagen zwischen Handlungen mit sexuellem Bezug, welche es mit dem Beschwerdeführer erlebt hat bzw. nicht erlebt hat, klar unterscheidet. Insgesamt ist es nicht schlechterdings unhaltbar, wenn die Vorinstanz feststellt, der Beschwerdeführer habe das Opfer anlässlich der Küsse an der Scheide "seine Zunge spüren lassen." Nicht entscheidend ist, dass das Opfer sich nur einmal einlässlich zum Vorfall äusserte und bei der zweiten Befragung weitgehend einsilbig antwortete (angefochtenes Urteil S. 25). Dies vermag den Kerngehalt der Erstaussage nicht zu erschüttern.
3.1.3 Das Opfer kam von sich aus auf die sexuellen Handlungen des Beschwerdeführers zu sprechen, als die Befragerin ihm erklärte, es gehe um Handlungen mit einem Mann, über welche es seiner Mutter bereits berichtet habe. Darauf erzählte es ohne fremden Anstoss, der Beschwerdeführer habe es am Po angefasst und an der Scheide geküsst. Für das primäre weibliche Geschlechtsorgan wusste es keinen Namen, zeigte auf seinen Schoss und nannte das Körperteil auf Nachfrage hin "Schlitzli" (angefochtenes Urteil S. 23 f.). Die Frage, ob der Beschwerdeführer es an der Scheide auch mit der Zunge geküsst hatte, bejahte das Opfer zweimal mit Kopfnicken. Es habe die Zunge überall gespürt, bei der Scheide und auch an den Beinen. Dies sei mehr als einmal vorgekommen (act. 55, Abschrift der Videobefragung, S. 4 f.; angefochtenes Urteil S. 24). Hingegen habe es der Beschwerdeführer nicht mit den Händen an der Scheide angefasst (act. 55 S. 5), bei Küssen auf die Wange habe es seine Zunge nicht gespürt (act. 55 S. 7) und es habe ihn auch nie nackt gesehen (act. 55 S. 6). Das Opfer konnte in seinen Aussagen zwischen verschiedenen Arten sexueller Handlungen, und der Frage, ob der Beschwerdeführer diese an ihm vorgenommen habe, unterscheiden. Weiter war es in der Lage, örtliche und zeitliche Angaben zum Geschehen zu machen. Manchmal sei es auf dem Bett gesessen, manchmal gestanden. Der Beschwerdeführer habe sich hingekniet (er sei "zwüsche d' Knüü abe"; act. 55 S. 7). Ebenso gab es auf entsprechende Fragen einen während der Erlebnisse geführten Dialog wieder. Der Oralverkehr habe ihm Schmerzen verursacht, was es dem Beschwerdeführer gesagt habe. Dieser habe geantwortet, das sei nicht so schlimm (act. 55 S. 5). Der Beschwerdeführer bestätigte diesen Dialog (angefochtenes Urteil S. 21 f. und S. 25). Die im Vaginalbereich geäusserten Schmerzen sind mit Oralverkehr am kindlichen Opfer vereinbar. Das Opfer belastet den Beschwerdeführer nicht unnötig, da es in seinen Aussagen zwischen Handlungen mit sexuellem Bezug, welche es mit dem Beschwerdeführer erlebt hat bzw. nicht erlebt hat, klar unterscheidet. Insgesamt ist es nicht schlechterdings unhaltbar, wenn die Vorinstanz feststellt, der Beschwerdeführer habe das Opfer anlässlich der Küsse an der Scheide "seine Zunge spüren lassen." Nicht entscheidend ist, dass das Opfer sich nur einmal einlässlich zum Vorfall äusserte und bei der zweiten Befragung weitgehend einsilbig antwortete (angefochtenes Urteil S. 25). Dies vermag den Kerngehalt der Erstaussage nicht zu erschüttern.
3.2 3.2.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz verletze bei ihrer Beweiswürdigung das Willkürverbot nach Art. 9 BV, den Anspruch auf rechtliches Gehör nach Art. 29 Abs. 2 BV sowie die Unschuldsvermutung nach Art. 32 Abs. 1 BV und Art. 6 Ziff. 1 EMRK. Sie stelle fest, er sei mit seinem Finger in den Anus von A._ eingedrungen, obwohl das Opfer den Ausdruck "in das Fudiloch" hinein nie von sich aus benutzt habe. Dieser stamme von der Befragerin. Es habe verneint, dass er etwas Spezielles am After gemacht habe. Auch die Mutter des Opfers habe nichts Derartiges in ihrer telefonischen Meldung an die Kantonspolizei erwähnt.
3.2.2 Nach den vorinstanzlichen Feststellungen äusserte das Opfer - auf den Vorfall mit einem Mann angesprochen - spontan, der Beschwerdeführer habe es am "Füdli aglanget" (angefochtenes Urteil S. 23). Es habe ohne gezielte Vorgabe der Befragerin erklärt, der Beschwerdeführer sei mit dem Finger bei ihrem "Fudi ine gegangen." Diese Aussage wertet die Vorinstanz so, dass der Beschwerdeführer mit dem Finger in den Anus des Opfers eingedrungen sei (angefochtenes Urteil S. 24).
3.2.3 An die Aussagen eines kindlichen Opfers sind nicht dieselben Anforderungen zu stellen, wie an jene einer erwachsenen Person. Das Opfer war im Tatzeitpunkt ungefähr siebenjährig und im Befragungszeitpunkt siebeneinhalbjährig. Angesichts seines jungen Alters musste das Opfer das Eindringen mit dem Finger nicht zwingend als "speziell" erkennen. Auch wenn es zunächst verneinte, dass der Beschwerdeführer etwas Spezielles am Anus machte, ändert dies nichts an der unmittelbar darauf folgenden Aussage, er sei dort mit dem Finger eingedrungen. Denn das Opfer sagte ohne vorgängigen Ansporn der befragenden Person aus, "er isch mitem Finger det ine". Auf die Frage wo er hinein sei, antwortete es: "bim Füdli" (act. 55 S. 5 oben). Auf genauere Nachfrage, ob das so zu verstehen sei, dass er mit dem Finger in das "Fudiloch" sei, erläuterte das Opfer, der Beschwerdeführer sei nicht ganz hinein, sondern nur ein bisschen, dies mit einem Finger (act. 55 S. 5 Mitte). Die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung, welche auf die Aussagen des Opfers abstellt, verstösst somit nicht gegen die vom Beschwerdeführer angerufenen Verfassungs- und Konventionsbestimmungen.
4. Sachverhalt in Bezug auf C._, geb. 1999
4.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung hinsichtlich der angeblichen sexuellen Handlungen mit Kindern zum Nachteil von C._ sei willkürlich und verletze Art. 9 BV, Art. 29 Abs. 2 BV, Art. 32 Abs. 1 BV und Art. 6 Ziff. 1 EMRK. Er habe immer deckungsgleich ausgesagt, das Opfer habe ihn überrascht, als er sich nach dem Duschen eingecremt habe. Auf die Frage des Opfers nach dem Grund für sein grosses Glied habe er spontan geantwortet, beim Eincremen wachse alles. Es sei zwar möglich, dass ihn das Opfer beim Eincremen des Gliedes gesehen habe. Dabei habe er jedoch keine sexuell motivierten Manipulationen vorgenommen. Er halte es für möglich, dass er in dieser Situation gesagt habe, das Opfer könne sein Glied auch eincremen. Das Opfer habe gegenüber seiner Mutter nach dem Vorfall betreffend das "Eincremen des Pimeli" gesprochen, als sei es für ihn eine normale Situation gewesen. Erst fünf Jahre nach dem Vorfall, als gegen ihn (den Beschwerdeführer) weitere Vorwürfe mit sexuellem Hintergrund erhoben geworden seien, habe das Opfer der Polizei von dem Ereignis erzählt. Die Aussagen des Opfers seien widersprüchlich und teilweise unwahr. So sei es sich fünf Jahre später angeblich sicher gewesen, dass er sein Glied in der linken Hand gehalten und mit der rechten Hand eingecremt habe. Gleichzeitig habe es sich nicht mehr daran erinnern können, wann es mit seiner Mutter letztmals über den Vorfall gesprochen hatte, obwohl dies vor kurzer Zeit gewesen sei. Zudem habe seine Freundin D._ entgegen der Behauptung des Opfers nie gesagt, sie werde die Polizei informieren, falls er diesem etwas antue. Die Vorinstanz lasse seine Einwände in willkürlicher Weise unberücksichtigt und erachte den ungünstigsten Sachverhalt trotz erheblicher Zweifel als erstellt.
4.2 Der Beschwerdeführer räumt ein, er habe in Anwesenheit des Opfers sein Glied eingecremt (Beschwerde S. 11 Mitte). Er hält es sogar für möglich, dass er diesem gesagt habe, es könne sein eigenes Glied ebenfalls eincremen (Beschwerde S. 12 oben). Nach den vorinstanzlichen Feststellungen äusserte sich der Beschwerdeführer dahingehend, dass ihn das Opfer gefragt habe, weshalb er einen so grossen Penis habe, worauf er geantwortet habe, dieser wachse beim Eincremen (angefochtenes Urteil S. 83). In Übereinstimmung dazu sagte das Opfer anlässlich der Einvernahme bei der Polizei aus, der Penis von X._ sei gross gewesen und "ufe" gestanden (angefochtenes Urteil S. 79). Die in der Beschwerde und in der Einvernahme vom 16. April 2008 (act. 15/7 S. 2) aufgestellte Behauptung des Beschwerdeführers, er habe gesagt, beim Eincremen wachse "alles", d.h. der ganze Körper, wertet die Vorinstanz in nachvollziehbarer Weise als unglaubhaft. Für die Darstellung des Opfers, wonach sich der Vorfall entgegen der Behauptung des Beschwerdeführers nicht zufällig nach dem Duschen im Badezimmer zutrug, sondern um einen gezielten sexuellen Akt im Wohnzimmer handelt, spricht die Aussage der Partnerin des Beschwerdeführers, dieser creme sich nach dem Duschen nie ein (angefochtenes Urteil S. 75 Mitte). Dass es sich um einen gravierenden Vorfall handelte, zeigt auch das unmittelbar nach dem Ereignis geführte Telefonat der Mutter des Opfers mit der Partnerin des Beschwerdeführers und dem Beschwerdeführer selbst, worin thematisiert wurde, der Beschwerdeführer und C._ hätten sich beide ihr Glied eingecremt (angefochtenes Urteil S. 74 f., S. 83 f.).
Auch wenn das Opfer anlässlich seiner polizeilichen Befragung nicht mehr wusste, wann es letztmals mit seiner Mutter über sein Erlebnis gesprochen hatte, musste die Vorinstanz daraus nicht zwingend schliessen, die Aussagen seien im Kerngehalt unwahr. Entgegen der Behauptung des Beschwerdeführers hat die Vorinstanz denn auch nicht festgestellt, das Opfer wisse auch fünf Jahre später noch, mit welcher Hand der Beschwerdeführer seinen Penis gehalten haben soll. Aus dem Umstand, dass das Opfer die masturbierende Bewegung beim Eincremen demonstrierte (vgl. angefochtenes Urteil S. 79 f.), um der befragenden Person eine ungefähre Vorstellung des Handlungsablaufs aufzuzeigen, kann nicht auf eine willkürliche Sachverhaltsfeststellung geschlossen werden. Die Vorinstanz berücksichtigt in ihrer Beweiswürdigung, dass die Aussagen des Opfers lange Zeit nach dem Ereignis erfolgt sind. Sie erachtet diese jedoch nicht als nachträglich konstruiert, weil sich das Opfer seiner Mutter unmittelbar nach der Übernachtung anvertraute und sich diese umgehend telefonisch hinsichtlich des Vorfalls erkundigte (angefochtenes Urteil angefochtenes Urteil S. 74 f., S. 83 f.). Aufgrund des langen Zeitablaufs erscheint es auch nicht als willkürlich, wenn die Vorinstanz Aussagen, welche nicht das Kerngeschehen betreffen (so z.B. der vom Opfer behauptete Dialog, D._ habe dem Beschwerdeführer gesagt, sie informiere die Polizei, falls er ihm etwas antue; Beschwerde S. 14), nicht als massgeblich erachtet. Jedenfalls muss aus einzelnen Details, die nicht erhärtet werden können, nicht auf ein Lüge des Opfers in Bezug auf Kerngeschehen geschlossen werden, wie der Beschwerdeführer dies geltend macht. Die Vorinstanz begründet auch, warum das Opfer das Eincremen des Penis so beschrieb, als hätte es sich um ein "normales" Ereignis gehandelt. Sie erwägt, dieses habe aufgrund seines Alters weder damals noch heute die Tragweite seiner Schilderungen erfasst (angefochtenes Urteil S. 81 oben). Der Beschwerdeführer setzt sich insoweit nicht mit der vorinstanzlichen Begründung auseinander (vgl. Art. 97 Abs. 2 BGG; BGE 136 I 65 E. 1.3.1 S. 68 mit Hinweisen). Soweit auf seine Rügen einzutreten ist, erweisen sich diese als unbegründet. Folglich durfte die Vorinstanz ohne Willkür davon ausgehen, der Beschwerdeführer habe in Gegenwart des Opfers seinen Penis mit masturbierenden Bewegungen eingecremt und es habe den Penis auf dessen Aufforderung hin ebenfalls eingecremt, als es im Sommer/Herbst 2003 bei seiner Gotte D._ und dem Beschwerdeführer übernachtete.
5. Sachverhalt in Bezug auf B._, geb. 1998
5.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, die vorinstanzliche Beweiswürdigung hinsichtlich des Sachverhalts, welcher das Opfer B._ betreffe, sei in mehrfacher Hinsicht willkürlich und verstosse gegen die Unschuldsvermutung (Art. 32 Abs. 2 BV, Art. 6 Ziff. 1 EMRK). Die Vorinstanz habe in Verletzung seines Anspruchs auf rechtliches Gehör Beweise nicht berücksichtigt oder erhoben (Art. 29 Abs. 2 BV).
5.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, die vorinstanzliche Beweiswürdigung hinsichtlich des Sachverhalts, welcher das Opfer B._ betreffe, sei in mehrfacher Hinsicht willkürlich und verstosse gegen die Unschuldsvermutung (Art. 32 Abs. 2 BV, Art. 6 Ziff. 1 EMRK). Die Vorinstanz habe in Verletzung seines Anspruchs auf rechtliches Gehör Beweise nicht berücksichtigt oder erhoben (Art. 29 Abs. 2 BV).
5.2 5.2.1 Die Vorinstanz erwägt, es gebe keine Zweifel, dass der angeklagte Sachverhalt zutreffe (angefochtenes Urteil S. 71). Danach sei das Opfer von April 2006 bis 31. Oktober 2007 teils in Begleitung von Freundinnen oder ihres Bruders regelmässig zur Freundin des Beschwerdeführers bzw. zum Beschwerdeführer zu Besuch gekommen, um mit den jungen Katzen zu spielen. Als der Beschwerdeführer mit dem Opfer alleine gewesen sei, habe er ihm am Computer mehrere Bilder gezeigt, auf denen nackte Frauen und Männer zu sehen gewesen seien, welche sexuelle Handlungen (z.B. Oralverkehr) vorgenommen hätten. An einem anderen Tag habe das Opfer im Schlafzimmer sein Glied mit der Hand hin- und herreiben müssen, bis er zum Samenerguss gekommen sei. Das Ejakulat sei auf den Boden gelangt. Einige Male habe das Opfer sein Glied in den Mund nehmen, daran lecken und ihn mit den Händen befriedigen müssen. Er habe dabei teils in den Mund des Opfers ejakuliert, was dieses als eklig empfunden und den Mund mit Wasser ausgewaschen habe. Mehrmals habe er auch mit der Hand und den Fingern zwischen die nackten Beine an das Geschlechtsteil des Opfers gefasst und sein Glied in den Scheidenvorhof des Opfers eingeführt. Es sei dabei rücklings auf dem Bett gelegen, der Beschwerdeführer sei über ihm gewesen. Dabei habe das Opfer Schmerzen verspürt. Aufgrund unklarer Aussagen geht die Vorinstanz davon aus, dass der Beschwerdeführer beim Vaginalverkehr Präservative benutzt habe (angefochtenes Urteil S. 86). Am 28. Oktober 2007 habe der Beschwerdeführer dem Opfer im Wohnzimmer beim Sofa die Hose und Unterhose heruntergezogen. Er habe das Opfer mit dem Finger im Scheidenvorhof und im Anus ausgegriffen. Dies habe je zu einer 3 - 4 mm messenden blutenden Wunde in der Scheide und im After geführt. Durch die Handlungen habe das Opfer Schmerzen erlitten. Anlässlich der Taten habe er dem Opfer gesagt, es dürfe niemandem davon berichten. Er habe das Opfer so unter Druck gesetzt, dass es sich gegen die sexuellen Handlungen nicht wehrte. Er habe ihm auch einmal ein Zehnrappenstück gegeben. Das Opfer habe sich nicht gut gefühlt und Angst vor dem Beschwerdeführer gehabt. Teilweise habe es sich bei den sexuellen Handlungen geäussert, es wolle das nicht und dabei geweint. Der Beschwerdeführer habe trotzdem nicht von ihm abgelassen. Teilweise habe er die Türe abgeschlossen und den Schlüssel stecken lassen.
5.2.2 Beim Opfer wurden am 29. Oktober 2007 im Kinderspital Zürich die in der Anklage aufgeführten Wunden in Scheide und After festgestellt. Frische oder alte Verletzungen des Jungfernhäutchens waren keine sichtbar. Die Gutachterin erklärte, eine Scheidenvorhofpenetration mit einem grossen Penis habe beim Opfer nicht zwingend zu Gewebseinrissen mit bleibender Narbenbildung führen müssen (angefochtenes Urteil S. 27 bis 31). Die Infektion des Opfers mit Feigwarzen vom Typ HPV 6 sei ein Indiz für einen sexuellen Kontakt mit dem Beschwerdeführer, da dieser ebenfalls mit demselben Virustyp infiziert sei (angefochtenes Urteil S. 32), wobei die Vorinstanz von einer Übertragung mit dem Finger ausgeht (angefochtenes Urteil S. 87). Das Opfer habe keinen Vorfall geschildert, bei welchem anlässlich der Untersuchung zwingend hätten Spermaspuren gefunden werden müssen, weshalb sich aus dem Fehlen solcher Spuren nichts schliessen lasse (angefochtenes Urteil S. 27 bis 31). Hingegen sei im Spickelbereich des Slips des Opfers eine komplexe Mischspur mit DNA-Rückständen von mindestens zwei männlichen Personen gefunden worden. Die Wahrscheinlichkeit, dass nebst dem Opfer der Beschwerdeführer Spurengeber sei, werde mehrere Milliarden mal höher eingeschätzt, als die Beteiligung durch eine unbekannte Drittperson. Der Bruder des Opfers sei als Spurengeber auszuschliessen. Das am Slip vorgefundene DNA-Profil erachtet die Vorinstanz als weiteres Indiz für den sexuellen Missbrauch durch den Beschwerdeführer und damit indirekt auch für frühere Übergriffe. Nicht glaubhaft sei, dass diese Spuren vom Anfassen eines gebrauchten Kondoms, einem Gang zur Toilette, dem Sitzen auf dem Bett oder dem Motorrad herrührten.
5.2.3 Aus den Aussagen des Beschwerdeführers, das Opfer sei für ihn wie ein eigenes Kind und es habe Angst vor ihrer Familie gehabt bzw. sei gerne zu ihm und seiner Freundin gekommen, leitet die Vorinstanz ab, es gebe keinen Hinweis, weshalb das Opfer den Beschwerdeführer falsch beschuldigen sollte (angefochtenes Urteil S. 34, 36 und 37). Sie hält seine Aussagen für widersprüchlich. In seiner Erstaussage gehe er davon aus, das Opfer leite seine Aussagen aus Pornofilmen ab (angefochtenes Urteil S. 36). In weiteren Einvernahmen äussere er neu den Verdacht, das Opfer werde vom Bruder missbraucht. Er habe den Kreis sogar noch weiter gezogen und den Vater des Opfers als mutmasslichen Täter und die Schwester des Opfers als weiteres Opfer in seine Schilderungen einbezogen. Diese Schilderungen seien wenig glaubhaft, habe er doch nicht von Anfang an die Familie des Opfers verdächtigt. Das Opfer habe keine Andeutungen gemacht, welche auf einen Missbrauch seitens ihres Vaters oder Bruders schliessen liessen. Es sei kein Motiv ersichtlich, warum das Opfer einzig und unmissverständlich den Beschwerdeführer hätte belasten sollen. Hätte die Mutter des Opfers jemanden im Familienumfeld als Täter verdächtigt, hätte sie sich kaum ins Kinderspital begeben, sondern versucht, die Spuren zu vertuschen. Insbesondere hätten die Verletzungen den Gang ins Spital nicht aufgedrängt, weshalb sie das Opfer vorerst in die Schule geschickt habe (angefochtenes Urteil S. 38 ff.). Weder aus den Aussagen der Freundin des Beschwerdeführers, der Mutter bzw. des Bruders des Opfers ergäben sich Hinweise, welche eine Falschaussage des Opfers nahelegten, da aufgrund des guten Verhältnisses zum Beschwerdeführer kein Grund für eine unnötige belastende Aussage bestehe. Zudem habe nur der Beschwerdeführer als Täter wissen können, dass das Einführen des Fingers in die Scheide des Opfers keine Spuren hinterlassen habe und das Jungfernhäutchen noch intakt sei. Seine Aussage, bei einer Penetration mit dem Finger könne es nicht mehr Jungfrau sein, sei dahingehend zu werten, dass er als Täter um die Jungfräulichkeit gewusst habe (angefochtenes Urteil S. 36).
5.2.4 Das Opfer wirke sehr kindlich und es sei ihm peinlich gewesen, über die Vorfälle zu sprechen. Es habe sämtliche angeklagten Sachverhalte in anschaulicher und glaubhafter Weise geschildert und diese in Anwesenheit des Beschwerdeführers und seines Verteidigers wiederholt. Mit dem beschränkten Ausdrucksvermögen wirke das Opfer kindlich, naiv und authentisch. Der regelmässige Besuch in der Nachbarwohnung trotz des sexuellen Missbrauchs sei damit zu erklären, dass die jungen Katzen eine unwiderstehliche Anziehungskraft auf das Mädchen gehabt hätten. Hinzu komme, dass der Beschwerdeführer und dessen Freundin bei der Familie des Opfers als vertrauenswürdig gegolten hätten, was es in einen zusätzlichen Zwiespalt gebracht habe (angefochtenes Urteil S. 70 ff.). Die Vorinstanz lehnt eine weitere gynäkologische Untersuchung des Opfers ab, da eine solche bezüglich den Vorgängen im Tatzeitraum keine weiteren Erkenntnisse bringen könne.
5.2.4 Das Opfer wirke sehr kindlich und es sei ihm peinlich gewesen, über die Vorfälle zu sprechen. Es habe sämtliche angeklagten Sachverhalte in anschaulicher und glaubhafter Weise geschildert und diese in Anwesenheit des Beschwerdeführers und seines Verteidigers wiederholt. Mit dem beschränkten Ausdrucksvermögen wirke das Opfer kindlich, naiv und authentisch. Der regelmässige Besuch in der Nachbarwohnung trotz des sexuellen Missbrauchs sei damit zu erklären, dass die jungen Katzen eine unwiderstehliche Anziehungskraft auf das Mädchen gehabt hätten. Hinzu komme, dass der Beschwerdeführer und dessen Freundin bei der Familie des Opfers als vertrauenswürdig gegolten hätten, was es in einen zusätzlichen Zwiespalt gebracht habe (angefochtenes Urteil S. 70 ff.). Die Vorinstanz lehnt eine weitere gynäkologische Untersuchung des Opfers ab, da eine solche bezüglich den Vorgängen im Tatzeitraum keine weiteren Erkenntnisse bringen könne.
5.3 5.3.1 Der Beschwerdeführer rügt im Einzelnen, die Vorinstanz bezeichne die Ausführungen der Gutachterin zu Unrecht als klar. Diese habe nicht explizit dazu Stellung genommen, ob bei einer Penetration durch ein grosses erigiertes Glied eine Verletzung in der Scheide hätte resultieren müssen. Damit sei sein Anspruch auf rechtliches Gehör nach Art. 29 Abs. 2 BV verletzt. Zudem würdige die Vorinstanz die Beweise willkürlich. Es seien bleibende Verletzungen bei einer Scheidenvorhofpenetration des Opfers zu erwarten gewesen.
5.3.2 Die Vorinstanz stellte der Gutachterin die vom Beschwerdeführer unterbreitete Ergänzungsfrage zur Möglichkeit von Verletzungen (angefochtenes Urteil S. 29 oben). Die Gutachterin erläuterte, eine Scheidenvorhofpenetration könne je nach Art und Stärke der Gewalteinwirkung zu Verletzungen oder zu Übertragungen von sexuellen Krankheiten führen. Die festgestellten Verletzungen an Anus und Scheide des Opfers hätten keine sichtbaren Narben zur Folge. Nur tiefere Gewebseinrisse würden bleibende Narben hinterlassen, z.B. bei Verletzungen mit spitzen Gegenständen oder durch Fallen mit gespreizten Beinen ("Grätschtrauma").
5.3.3 Entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers äusserte sich die Gutachterin ausdrücklich zur vom Beschwerdeführer gestellten Frage, ob aus medizinischer Sicht ein Penetrieren nur mit der Zufügung von Verletzungen bei der Geschädigten möglich gewesen sei (act. 20/16). Die Gutachterin machte Verletzungen von der Art und Stärke der Gewalteinwirkung abhängig (angefochtenes Urteil S. 29 f.). Sie beantwortete die Frage somit dahingehend, dass bleibende Verletzungen entstehen können, nicht aber müssen. Dass die Gutachterin nicht mit letzter Sicherheit sagen konnte, ob Verletzungen bei einer Scheidenvorhofpenetration des Opfers durch den Beschwerdeführer zu erwarten sind, ist nicht zu beanstanden. Bei einer rückwirkenden Beurteilung von Handlungen dieser Art sind naturgemäss nur allgemeine Aussagen möglich. Gestützt auf die gutachterlichen Ausführungen ist es nachvollziehbar, dass die Vorinstanz aus dem Fehlen bleibender Verletzungen nicht auf die Unwahrheit der Aussagen des Opfers schliesst. Soweit der Beschwerdeführer geltend macht, es sei erst nach der Feststellung der Jungfräulichkeit des Opfers von einer blossen Scheidenvorhofpenetration die Rede gewesen, verkennt er, dass das Opfer keine Aussagen über das Ausmass der Penetration machte, und auch aufgrund seines jungen Alters kaum machen konnte. Insbesondere hielt die Gutachterin fest, dass auch die Scheidenvorhofpenetration vom Opfer als Eindringen verspürt wird (angefochtenes Urteil S. 28). Zur Feststellung des tatrelevanten Sachverhaltes genügt es, dass aufgrund der Aussagen des Opfers eine Penetration zweifelsfrei erstellt werden kann.
5.3.3 Entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers äusserte sich die Gutachterin ausdrücklich zur vom Beschwerdeführer gestellten Frage, ob aus medizinischer Sicht ein Penetrieren nur mit der Zufügung von Verletzungen bei der Geschädigten möglich gewesen sei (act. 20/16). Die Gutachterin machte Verletzungen von der Art und Stärke der Gewalteinwirkung abhängig (angefochtenes Urteil S. 29 f.). Sie beantwortete die Frage somit dahingehend, dass bleibende Verletzungen entstehen können, nicht aber müssen. Dass die Gutachterin nicht mit letzter Sicherheit sagen konnte, ob Verletzungen bei einer Scheidenvorhofpenetration des Opfers durch den Beschwerdeführer zu erwarten sind, ist nicht zu beanstanden. Bei einer rückwirkenden Beurteilung von Handlungen dieser Art sind naturgemäss nur allgemeine Aussagen möglich. Gestützt auf die gutachterlichen Ausführungen ist es nachvollziehbar, dass die Vorinstanz aus dem Fehlen bleibender Verletzungen nicht auf die Unwahrheit der Aussagen des Opfers schliesst. Soweit der Beschwerdeführer geltend macht, es sei erst nach der Feststellung der Jungfräulichkeit des Opfers von einer blossen Scheidenvorhofpenetration die Rede gewesen, verkennt er, dass das Opfer keine Aussagen über das Ausmass der Penetration machte, und auch aufgrund seines jungen Alters kaum machen konnte. Insbesondere hielt die Gutachterin fest, dass auch die Scheidenvorhofpenetration vom Opfer als Eindringen verspürt wird (angefochtenes Urteil S. 28). Zur Feststellung des tatrelevanten Sachverhaltes genügt es, dass aufgrund der Aussagen des Opfers eine Penetration zweifelsfrei erstellt werden kann.
5.4 5.4.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, die Vorinstanz habe in Missachtung von Art. 29 Abs. 2 BV nicht berücksichtigt, dass an oder in den Genitalien des Opfers seine DNA hätte festgestellt werden müssen, sofern er die ihm zur Last gelegten sexuellen Handlungen vorgenommen hätte.
5.4.2 Der Beschwerdeführer bestreitet nicht, dass das Opfer missbraucht worden ist und Ende Oktober 2007 im Kinderspital Zürich entsprechende Verletzungen in der Scheide und im Anus festgestellt wurden. Fremde DNA konnte in den Genitalien des Opfers keine nachgewiesen werden (act. 22/6). Fehl geht die Auffassung des Beschwerdeführers, dass ohne solche Spuren seine Täterschaft ausgeschlossen ist. Denn die Verletzungen des Opfers fügte sich dieses gemäss Ansicht der Gutachterin und der Vorinstanz, welche die Aussagen des Opfers für glaubhaft hält, nicht selbst zu (angefochtenes Urteil S. 27, S. 70 f.).
5.4.2 Der Beschwerdeführer bestreitet nicht, dass das Opfer missbraucht worden ist und Ende Oktober 2007 im Kinderspital Zürich entsprechende Verletzungen in der Scheide und im Anus festgestellt wurden. Fremde DNA konnte in den Genitalien des Opfers keine nachgewiesen werden (act. 22/6). Fehl geht die Auffassung des Beschwerdeführers, dass ohne solche Spuren seine Täterschaft ausgeschlossen ist. Denn die Verletzungen des Opfers fügte sich dieses gemäss Ansicht der Gutachterin und der Vorinstanz, welche die Aussagen des Opfers für glaubhaft hält, nicht selbst zu (angefochtenes Urteil S. 27, S. 70 f.).
5.5 5.5.1 Der Beschwerdeführer rügt, es sei willkürlich, aus seiner Aussage, falls das Opfer mit dem Finger penetriert worden sei, könne es nicht mehr Jungfrau sein, zu schliessen, er habe von der Jungfräulichkeit des Opfers gewusst. Vielmehr habe er stets eine entsprechende Untersuchung verlangt.
5.5.2 Die vorinstanzliche Beweiswürdigung, welche nicht nur den Umstand der Jungfräulichkeit des Opfers, sondern zahlreiche weitere Beweismittel und Aussagen berücksichtigt, erscheint im Ergebnis vertretbar (vgl. nachfolgende Erwägungen; E. 3.1.2 zum Begriff der Willkür). Deshalb ist die Rüge abzuweisen.
5.5.2 Die vorinstanzliche Beweiswürdigung, welche nicht nur den Umstand der Jungfräulichkeit des Opfers, sondern zahlreiche weitere Beweismittel und Aussagen berücksichtigt, erscheint im Ergebnis vertretbar (vgl. nachfolgende Erwägungen; E. 3.1.2 zum Begriff der Willkür). Deshalb ist die Rüge abzuweisen.
5.6 5.6.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz würdige die Aussagen des Opfers willkürlich. Es könne nicht angenommen werden, er habe bei den angeblichen Penetrationen und sonstigen sexuellen Handlungen stets erst mit der Zeit eine Erektion gehabt, ohne dass das Opfer eine solche beschrieben habe. Zudem habe es den auf seinem Penis gut sichtbaren Pickel nicht erwähnt. Trotz Widersprüchen in den Aussagen des Opfers (z.B. zwischen der grossen Anzahl der Übergriffe und der Aussage, es habe den Penis des Beschwerdeführers nur an zwei aufeinanderfolgenden Tagen gesehen, Beschwerde S. 21; der Frage betreffend Benutzen eines Kondoms, welche es einmal bejaht und einmal verneint habe, Beschwerde S. 22 f.; der fast täglichen Besuche des Opfers trotz des angeblichen Missbrauchs, Beschwerde S. 23 f.) gelange die Vorinstanz zum unhaltbaren Schluss, dessen Aussagen seien glaubhaft.
5.6.2 Angesichts des kindlichen Alters des Opfers, welches bei den Vorfällen ungefähr siebeneinhalb bis neun Jahre alt war, führen ungenaue Schilderungen sexueller Handlungen nicht zur fehlenden Glaubhaftigkeit der Aussagen. Insbesondere konnte das Opfer beschreiben, dass und wohin der Beschwerdeführer ejakulierte. Ungereimten, ob er überhaupt oder jeweils schon zu Beginn der sexuellen Handlungen eine Erektion hatte, ob er ein Kondom benutzte und ob das Opfer Hautveränderungen an seinem Penis bemerkte, sind nicht nur mit der fehlenden sexuellen Erfahrung, sondern auch mit dem Zeitablauf von über einem halben Jahr zwischen dem Grossteil der Handlungen und der Erstbefragung zu erklären (Taten zwischen April 2006 und dem 31. März 2007, letzte Tat am 28. Oktober 2007, Erstbefragung am 8. November 2007). Die Einwendungen des Beschwerdeführers vermögen den Kern der Aussagen des Opfers, wonach es vom Beschwerdeführer missbraucht worden ist (vgl. zu den einzelnen Handlungen E. 5.2.1), nicht zu erschüttern. Nichts zu seinen Gunsten abzuleiten vermag der Beschwerdeführer aus dem Umstand, dass das Opfer die Ereignisse bruchstückhaft erzählte, gewisse Fragen betreffend den Missbrauch zunächst verneinte und sich später korrigierte. Es fiel diesem schwer, über die peinlichen Vorfälle zu sprechen, weil es sich vor der Reaktion seiner Mutter fürchtete (angefochtenes Urteil S. 64). Nicht nur die Aussagen des Opfers deuten nach den willkürfreien vorinstanzlichen Feststellungen auf die Täterschaft des Beschwerdeführers. Auch die nachweisbaren Wunden im Vaginal- und Analbereich des Opfers, die an der Unterwäsche festgestellte DNA des Beschwerdeführers, die Infektion mit demselben Typ Papillomaviren, welcher beim Beschwerdeführer nachgewiesen werden konnte, die stimmigen Aussagen der Freundin des Beschwerdeführers bzw. von Mutter und Bruder des Opfers sowie die wechselhaften Aussagen des Beschwerdeführers selbst weisen auf ihn als Täter hin. Er versuchte die DNA-Spuren mit unterschiedlichen Annahmen zu erklären (z.B. Toilettengang, Anfassen eines gebrauchten Kondoms, Sitzen auf dem Motorrad bzw. auf dem Bett; vgl. zur umfassenden Beweiswürdigung angefochtenes Urteil S. 27 bis 73) und verdächtigte sogar den Bruder des Opfers, selbst nachdem dieser aufgrund eines wissenschaftlichen Gutachtens als Spurengeber der DNA und somit als Täter ausgeschlossen werden konnte (angefochtenes Urteil S. 41). Willkür ist in dieser umfassenden vorinstanzlichen Beweiswürdigung keine ersichtlich.
5.7 Soweit der Beschwerdeführer sich mit dem vorinstanzlichen Urteil nicht auseinandersetzt bzw. von Tatsachen ausgeht, welche die Vorinstanz nicht feststellt oder der vorinstanzlichen Würdigung seine eigene Würdigung der Tatsachen entgegensetzt, ohne Willkür darzutun, ist auf seine Rügen nicht einzutreten (vgl. BGE 136 I 65 E. 1.3.1 S. 68 mit Hinweisen; z.B. Beschwerde S. 18 Ziff. 5; Beschwerde S. 19 f. Ziff. 6; Beschwerde S. 22 f. Ziff. 10 zur Verwendung des Kondoms; Beschwerde S. 23 f. Ziff. 11; Beschwerde S. 24 f. Ziff. 13). Dies gilt insbesondere für den Einwand des Beschwerdeführers, das am Slip vorgefundene DNA-Mischprofil sei kein Indiz für weitere Missbräuche. Denn die Vorinstanz schliesst in ihrer ausgewogenen und umfassenden Beweiswürdigung nicht bloss aufgrund des DNA-Profils auf weitere sexuelle Handlungen (vgl. angefochtenes Urteil S. 27 bis 73). Auf den Einwand ist nicht einzutreten (vgl. E. 3.1.2 zu den Anforderungen an eine Rüge betreffend die Verletzung von Grundrechten).
5.7 Soweit der Beschwerdeführer sich mit dem vorinstanzlichen Urteil nicht auseinandersetzt bzw. von Tatsachen ausgeht, welche die Vorinstanz nicht feststellt oder der vorinstanzlichen Würdigung seine eigene Würdigung der Tatsachen entgegensetzt, ohne Willkür darzutun, ist auf seine Rügen nicht einzutreten (vgl. BGE 136 I 65 E. 1.3.1 S. 68 mit Hinweisen; z.B. Beschwerde S. 18 Ziff. 5; Beschwerde S. 19 f. Ziff. 6; Beschwerde S. 22 f. Ziff. 10 zur Verwendung des Kondoms; Beschwerde S. 23 f. Ziff. 11; Beschwerde S. 24 f. Ziff. 13). Dies gilt insbesondere für den Einwand des Beschwerdeführers, das am Slip vorgefundene DNA-Mischprofil sei kein Indiz für weitere Missbräuche. Denn die Vorinstanz schliesst in ihrer ausgewogenen und umfassenden Beweiswürdigung nicht bloss aufgrund des DNA-Profils auf weitere sexuelle Handlungen (vgl. angefochtenes Urteil S. 27 bis 73). Auf den Einwand ist nicht einzutreten (vgl. E. 3.1.2 zu den Anforderungen an eine Rüge betreffend die Verletzung von Grundrechten).
5.8 5.8.1 Der Beschwerdeführer hält die vorinstanzliche Würdigung der Aussagen des Opfers ohne Einholung eines Glaubwürdigkeitsgutachtens für willkürlich (vgl. Beschwerde S. 21 f. Ziff. 9).
5.8.2 Nach der Praxis des Bundesgerichtes ist die Prüfung der Glaubhaftigkeit von Beweisaussagen primär Sache der Gerichte (BGE 129 I 49 E. 4 S. 57; 128 I 81 E. 2 S. 86 mit Hinweisen). Bei Besonderheiten in der Person oder in den Aussagen eines wichtigen Zeugen kann die Anordnung eines Glaubwürdigkeitsgutachtens als sachlich geboten erscheinen. Bei kindlichen Opferzeugen kann sich ein kinderpsychologisches Aussagegutachten insbesondere aufdrängen, wenn beim Kind Anzeichen für eine sprachliche oder kognitive Entwicklungsstörung bestehen, die es dem Gericht erschwert, eine fachgerechte Aussagenanalyse und Beweiswürdigung vorzunehmen. Analoges kann zutreffen, wenn die Opferbefragung nicht professionell erfolgt ist oder wenn bloss rudimentäre oder schwer verständliche Aussagen des Kindes vorliegen, die näherer Interpretation bedürfen (BGE 128 I 81 E. 1 bis E. 3 S. 84 ff.; s. auch BGE 129 I 49 E. 6.1 S. 59 f., je mit Hinweisen). In der Regel sind aber Aussagen von kindlichen Zeugen durch das Gericht selbst zu würdigen, sofern sie klar und verständlich sind und auch ohne besondere kinderpsychologische Fachkenntnisse interpretiert werden können (vgl. BGE 128 I 81 E. 2 und E. 3 S. 84 ff. mit Hinweisen). Dem Gericht steht bei der Beantwortung der Frage, ob aufgrund der konkreten Umstände des Einzelfalles der Beizug eines Sachverständigen zur Glaubwürdigkeitsbegutachtung notwendig ist oder nicht, ein Ermessensspielraum zu (BGE 129 I 49 E. 4 S. 57 mit Hinweis; 129 IV 179 E. 2.4 S. 184 f. mit Hinweisen). Nach der Rechtsprechung zum Anspruch auf rechtliches Gehör (Art. 29 Abs. 2 BV) ist zusätzlichen Beweisanträgen nur dann Folge zu leisten, falls weitere Abklärungen entscheiderheblich erscheinen und sich als sachlich geboten aufdrängen. Der Richter kann das Beweisverfahren hingegen schliessen, wenn er in willkürfreier antizipierter Beweiswürdigung davon ausgehen kann, weitere Ergänzungen vermöchten am relevanten Beweisergebnis nichts Entscheidendes mehr zu ändern (BGE 136 I 229 E. 5.3 S. 236 f. mit Hinweisen).
5.9 Im vorliegenden Fall erscheinen die Aussagen des Opfers im Kerngeschehen praktisch widerspruchsfrei, realitätsnah und glaubwürdig (vgl. angefochtenes Urteil S. 54 bis 73). Seine Angaben, wonach der Beschwerdeführer mit dem Finger anal und vaginal eingedrungen ist, stimmen mit dem Verletzungsbild und den in seiner Unterwäsche vorgefundenen DNA-Spuren des Beschwerdeführers überein. Es schilderte zudem Details weiterer sexuellen Handlungen. Beispielsweise zeigte es mit der Hand vor, wie es den Beschwerdeführer manuell befriedigen musste, wobei dieser auf den Boden ejakulierte (act. 54 S. 15: es sei so weisses Zeug auf den Boden gelangt). Auch wenn es sich nach den vorinstanzlichen Feststellungen beim Opfer um eine retardierte Primarschülerin mit beschränktem Intellekt und Sprachvermögen handelt (angefochtenes Urteil S. 45), wies dieses keine derart erhebliche Entwicklungsstörung auf, dass es dem Gericht nicht möglich gewesen wäre, seine Aussagen sachgerecht zu würdigen. Es ist nicht ersichtlich, inwiefern die Aussagen des Opfers, welches im Befragungszeitpunkt mit neun Jahren dem Kleinkindalter entwachsen war, nur gestützt auf besondere kinderpsychologische Fachkenntnisse verstanden bzw. vom Gericht verfassungskonform gewürdigt werden könnten. Insbesondere ergeben sich keine Hinweise, dass das Opfer nicht die Regelklasse besuchen würde (2. Klasse Primarschule E._, act. 54 S. 3). Sodann wurden zwei ausführliche und fachgerechte Videobefragungen des Mädchens zu sehr heiklen und intimen Details durchgeführt. Die Verteidigung erhielt im Einklang mit den Bestimmungen von Art. 43 OHG Gelegenheit, der zweiten Befragung zu folgen und Ergänzungsfragen zu stellen. Ins Gewicht fällt schliesslich, dass die Analyse und Würdigung der Aussagen des Opfers durch die kantonalen Gerichte sehr detailliert und sachlich überzeugend ausgefallen ist (vgl. angefochtenes Urteil S. 27 bis 73). Die Vorinstanz durfte ohne Willkür davon ausgehen, dass auch ein kinderpsychologisches Glaubwürdigkeitsgutachten am relevanten Beweisergebnis voraussichtlich nichts Entscheidendes mehr zu verändern vermöchte. Damit war es zulässig, in antizipierter Beweiswürdigung auf eine Begutachtung des Kindes zu verzichten.
6. Soweit der Beschwerdeführer einen Freispruch vom Vorwurf der Pornographie beantragt, substanziiert er seine Rüge nicht näher. Insbesondere geht aus der Beschwerde nicht hervor, ob er sich gegen die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung oder die Anwendung von Bundesrecht wendet. Er genügt den Begründungsanforderungen nach Art. 42 Abs. 2 BGG nicht, weshalb insoweit auf die Beschwerde nicht einzutreten ist.
7. 7.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz verletze Art. 189 Abs. 1 StGB, indem sie die sexuellen Handlungen an B._ (mit Ausnahme der Scheidenvorhofpenetration) unter den Tatbestand der sexuellen Nötigung subsumiere. Es sei keine Nötigungshandlung gegeben, welche kausal für die sexuellen Handlungen sei. Die Aufforderung, niemandem etwas zu erzählen, genüge nicht. Es fehle an einer Zwangssituation kurz vor oder während der Handlungen, welche das Opfer haben kapitulieren lassen. Es hätte sich zudem den fortgesetzten Handlungen entziehen können, indem es nicht mehr in seine Wohnung gekommen wäre. In der Anklage werde zudem offen gelassen, inwiefern er das Opfer unter Druck gesetzt habe.
7.2 Die Vorinstanz erwägt, an die Intensität der Nötigung seien bei sexuellen Handlungen an Kindern geringe Anforderungen zu stellen. Selbst ein Schweigegebot könne bei einem Kind geeignet sein, die genügende Nötigungsintensität zu erzeugen, ohne dass es einer zusätzlichen Androhung von Nachteilen oder Versprechen von Vorteilen bedürfe. Der Beschwerdeführer sei für das Opfer kein Fremder gewesen. Es habe subjektiv wegen der erlebten Übergriffe unter einem schlechten Gewissen gelitten und sich lange Zeit nicht getraut, der Mutter etwas zu erzählen. Dadurch sei es in einen Teufelskreis geraten, welchen es erst zu durchbrechen gewagt habe, als es durch das Blut in seinem Slip geschockt gewesen sei. Er habe mit seinem Schweigegebot das noch sehr kindliche und unbeholfene Opfer darin bestärkt, selbst etwas Unrechtes getan zu haben.
7.3 Gemäss Art. 189 Abs. 1 StGB macht sich der sexuellen Nötigung schuldig, wer eine Person zur Duldung einer beischlafsähnlichen oder einer anderen sexuellen Handlung nötigt, namentlich indem er sie bedroht, Gewalt anwendet, sie unter psychischen Druck setzt oder zum Widerstand unfähig macht. Der Tatbestand erfasst auch solche Nötigungsmittel, die keinen unmittelbaren Bezug zur Gewalt aufweisen. Es sollen Opfer geschützt werden, die in eine ausweglose Situation geraten und denen es nicht zuzumuten ist, sich dem Vorhaben des gewaltfrei handelnden Täters zu widersetzen (vgl. BGE 131 IV 167 E. 3 S. 169 ff. mit Hinweisen). Der psychische Druck, welchen der Täter zur Schaffung einer Zwangslage erzeugen muss, hat die einer Gewaltanwendung oder Bedrohung vergleichbare Intensität zu erreichen, wobei Kindern eine weniger starke Gegenwehr zuzumuten ist (a.a.O. E. 3.1 S. 170 f.; BGE 131 IV 107 E. 2.4 S. 110 ff; vgl. zur strukturellen Gewalt BGE 128 IV 97 E. 2b S. 98 ff.; je mit Hinweisen). Ob strukturelle Verhältnisse, z.B. im Rahmen eines Erziehungsverhältnisses, als Nötigungsmittel für die sexuellen Ziele eingesetzt werden, ist anhand der konkreten Umstände zu entscheiden (BGE 131 IV 107 E. 2.4 S. 110 ff. mit Hinweisen).
7.4 Nach den vorinstanzlichen Feststellungen, wonach der in der Anklageschrift festgehaltene Sachverhalt erstellt ist (angefochtenes Urteil S. 70 f.), schloss der Beschwerdeführer bei den sexuellen Handlungen teilweise die Türe ab. Er liess auch vom Opfer nicht ab, als es sagte, es wolle die sexuellen Handlungen nicht bzw. als es weinte. Zudem hat er es angehalten, niemandem etwas zu sagen. Er hat das Opfer so unter Druck gesetzt, dass es sich nicht traute, sich gegen die sexuellen Handlungen zu wehren (angefochtenes Urteil S. 63 und S. 72 f.; vgl. Anklageschrift S. 3 f.). Die Vorkehrungen vor, während und nach den Taten genügen in ihrer Gesamtheit, um die zumutbare Gegenwehr des im Tatzeitraum siebeneinhalb bis neunjährigen Mädchens von Vornherein für alle weiteren sexuellen Handlungen zu unterbinden. Insbesondere musste sich das dem Beschwerdeführer kräftemässig massiv unterlegene Opfer nicht körperlich wehren, zumal eine solche Reaktion nicht erfolgversprechend gewesen wäre. Da der Beschwerdeführer die sexuellen Handlungen trotz zumutbaren Widerstandes fortsetzte, befand sich das Opfer angesichts seines jungen Alters in einer für den Tatbestand der sexuellen Nötigung erforderlichen psychischen Zwangslage. Die vorinstanzliche Würdigung, die sexuellen Handlungen mit B._ (mit Ausnahme des Geschlechtsverkehrs) erfüllten den Tatbestand der sexuellen Nötigung nach Art. 189 Abs. 1 StGB, verletzt kein Bundesrecht.
8. 8.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz verletze bei der Strafzumessung Bundesrecht. Sie hätte angesichts der unklaren Anzahl Tathandlungen die Strafe in grösserem Ausmass reduzieren müssen. Zudem sei seinem schlechten gesundheitlichen Zustand vermehrt Rechnung zu tragen. Eine Freiheitsstrafe von acht Jahren erscheine mit Blick auf vergleichbare Fälle nicht als verhältnismässig.
8.2 Die Vorinstanz geht bei der Strafzumessung vom schwersten Delikt, der Vergewaltigung, aus. Dabei ist es nach ihren Erwägungen zu mindestens drei solchen Taten gekommen. Der Beschwerdeführer habe das unbedarfte und naive Opfer B._, welches deutlich vor der Geschlechtsreife stehe, im Bewusstsein um seine HIV-Infektion zur Befriedigung seiner sexuellen Gelüste benutzt. Beim letzten Übergriff, als er mit dem Finger in das Opfer eingedrungen sei, habe sich dieses mit dem Papillomavirus angesteckt. Das Verschulden sei nicht am untersten Rand des Strafrahmens anzusetzen. Für eine einzelne Vergewaltigung wäre eine Freiheitsstrafe von drei Jahren angemessen. Angesichts der weiteren beiden Vergewaltigungen sei die Freiheitsstrafe im mittleren Bereich anzusiedeln und auf fünf Jahre zu erhöhen. Die sexuelle Nötigung von B._ sei ebenfalls als gravierend einzustufen, insbesondere der erzwungene Oralverkehr. Wäre der Tatkomplex der sexuellen Nötigung alleine zu beurteilen gewesen, hätte das Gericht eine Freiheitsstrafe von drei Jahren als angemessen erachtet. Hinzu würden die sexuellen Handlungen mit Kindern kommen. Die Taten gegenüber C._ seien nicht allzu gravierend. Hingegen sei das mehrmalige Einführen des Fingers in den Anus von A._ und der Oralverkehr mit ihr eine intensive Verletzung der unbeeinträchtigten sexuellen Entwicklung des Kindes, welches erst am Beginn der Primarschule stehe. Für diese Handlung alleine wäre eine Strafe von zwei Jahren angemessen. Der Beschwerdeführer habe im Tatzeitraum die Möglichkeit gehabt, seine Sexualität in seiner damaligen Partnerbeziehung auszuleben, was seine gravierenden sexuellen Handlungen an Kindern umso unverständlicher erscheinen lasse. Er habe mit direktem Vorsatz gehandelt. Gemäss Gutachten sei er voll schuldfähig. Angesichts des weitgehend schweren Verschuldens erweise sich unter Berücksichtigung des Asperationsprinzips und des abstrakten Strafrahmens eine Freiheitsstrafe von acht Jahren als angemessen.
8.3 Es liegt im Ermessen des Sachrichters, in welchem Umfang er die verschiedenen Strafzumessungsfaktoren berücksichtigt. Die Strafrechtliche Abteilung des Bundesgerichts greift auf Beschwerde in Strafsachen hin nur in die Strafzumessung ein, wenn die Vorinstanz den gesetzlichen Strafrahmen über- oder unterschritten hat, wenn sie von rechtlich nicht massgebenden Kriterien ausgegangen ist oder wesentliche Gesichtspunkte ausser Acht gelassen beziehungsweise in Überschreitung oder Missbrauch ihres Ermessens falsch gewichtet hat. Das Gericht ist nicht gehalten, in Zahlen oder Prozenten anzugeben, wie es die einzelnen Strafzumessungskriterien berücksichtigt (BGE 136 IV 55 E. 5.6 S. 61 mit Hinweisen). Alleine einer besseren Begründung wegen hebt das Bundesgericht das angefochtene Urteil nicht auf, solange die Strafzumessung im Ergebnis bundesrechtskonform erscheint (vgl. BGE 127 IV 101 E. 2c S. 105 mit Hinweisen).
8.4 Die Vorinstanz würdigt in ihren Urteilserwägungen zur Strafzumessung sämtliche relevanten tatsächlichen und rechtlichen Gesichtspunkte. Zu den persönlichen Verhältnissen verweist sie auf das erstinstanzliche Urteil (angefochtenes Urteil S. 89). Dort wird seine HIV-Infektion als neutral gewürdigt (erstinstanzliches Urteil S. 124). Dies ist angesichts der Tatsache, dass beim Beschwerdeführer die Krankheit AIDS noch nicht ausgebrochen ist (act. 15/1 S. 2), nicht zu beanstanden. Eine erhöhte Strafempfindlichkeit ist insoweit zu verneinen. Hinsichtlich der Anzahl der sexuellen Übergriffe berücksichtigt die Vorinstanz nur die nachgewiesenen Handlungen. Bei der Strafzumessung fallen vor allem die Schwere der Übergriffe gegenüber den beiden weiblichen Opfern, der lange Tatzeitraum, der direkte Vorsatz, die Möglichkeit des rechtmässigen Alternativverhaltens (Ausleben der Sexualität in der im Tatzeitraum intakten Partnerschaft) und die einschlägige Vorstrafe erheblich ins Gewicht.
Soweit der Beschwerdeführer sich auf Vergleichsfälle aus der bundesgerichtlichen Praxis beruft und damit die mangelnde Plausibilität der ausgesprochenen Strafe belegen will, ist ihm nicht zu folgen. Die Strafzumessung beruht auf einer individualisierten Beurteilung aller massgeblichen Umstände und kann daher nicht durch den blossen Verweis auf die in anderen Fällen ausgesprochenen Strafen in Frage gestellt werden. Die aus der Individualisierung und dem weiten Ermessensspielraum resultierende Ungleichheit in der Zumessung der Strafe erlaubt für sich allein den Schluss auf einen Missbrauch des Ermessens nicht (BGE 135 IV 191 E. 3.1 S. 193 mit Hinweis). Die Höhe der ausgesprochenen Freiheitsstrafe von acht Jahren erweist sich in Anbetracht der vorinstanzlichen Begründung der Strafzumessung als bundesrechtskonform.
9. Soweit der Beschwerdeführer hinsichtlich der Aufhebung der Sicherheitshaft und der Zivilforderungen an seinen vor- bzw. erstinstanzlichen Anträgen festhält, ist auf seine Beschwerde nicht einzutreten. Denn die Begründung muss in der Beschwerde selbst enthalten sein. Ein Verweis auf frühere Rechtsschriften oder auf die Verfahrensakten ist unzulässig (vgl. BGE 133 II 396 E. 3.1 S. 399 f. mit Hinweisen). Ebenso substanziiert er seinen Antrag um Entschädigung wegen der erlittenen Untersuchungshaft nicht näher. Auf diesen Antrag ist nicht einzutreten (Art. 42 Abs. 2 BGG).
10. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung ist ebenfalls abzuweisen, da die Beschwerde von Vornherein aussichtslos war (Art. 64 Abs. 1 BGG). Bei diesem Ausgang des Verfahrens wird der Beschwerdeführer kostenpflichtig (Art. 66 Abs. 1 BGG). Die angespannte finanzielle Situation des Beschwerdeführers ist bei der Bemessung der Gerichtskosten zu berücksichtigen.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 1'600.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 13. Januar 2011
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Favre Koch