Осенью 1983 года были отменены пять личных встреч из-за высокой активности наружного наблюдения, но в ноябре встреча все же состоялась и агенту были переданы две новые камеры и новый график встреч. Спустя четыре месяца после первой встречи Толкачёв обратился с просьбой к куратору о таблетке с ядом. Он заявил: «Я бы не хотел беседовать с КГБ». В Лэнгли отказали, но он упорствовал и в конце концов написал личное письмо директору ЦРУ. При этом Толкачёв ссылался на задания ЦРУ, которые требовали от него копирования весьма важных документов, а это большой риск. Поэтому ЦРУ должно предоставить ему таблетку с ядом, тем более что только так он может гарантированно обеспечить свое молчание на допросах.
С первых шагов сотрудничества с Толкачёвым ЦРУ начало планировать варианты его побега с семьей из Москвы. План предусматривал переезд всей семьи в Ленинград, чтобы оттуда конспиративно вывезти их из СССР в специально оборудованном тайнике внутри автомобиля. Резервный план предусматривал укрытие семьи в Подмосковье, где они будут находиться до момента вывоза из страны другими средствами. План был предложен Толкачёву в апреле, но он не согласился с ним «из-за ситуации в семье». Толкачёв дал понять ЦРУ, что не думает о побеге, что он семью оставить не сможет.
В январе 1985 года Толкачёв вернул три микрокамеры с отснятыми пленками и передал 16 листов рукописей. Взамен ему передали пять новых фотокамер, новые разведывательные задания и 100 000 рублей. Переданные Толкачёвым в январе сведения о проекте нового советского фронтового истребителя, который в 1990-х годах должен был поступить на вооружение, были оценены как чрезвычайно важные, и в этой связи ЦРУ стало готовить внеплановую встречу в марте. Куратор дал сигнал об экстренной встрече, но ответа от Толкачёва не поступило. Резидентура решила отложить встречу до июня.
В первую неделю июня Толкачёв дал сигнал о готовности встретиться, открыв в определенное время нужную форточку в окне своей квартиры. Но офицер-куратор был вынужден прекратить операцию, поскольку обнаружил плотное наружное наблюдение. 13 июня сигнал «готов встретиться» был снова замечен в окне Толкачёва. На этот раз куратор (Пол Стомбаух) не обнаружил слежки, но на месте контакта он был задержан сотрудниками КГБ. Стомбаух был объявлен персоной ноной грата и покинул СССР, Толкачёв осенью 1986 года был казнен.