Доставленный в Управление милиции Плотицын о своем времяпрепровождении в течение дня 17 марта стал давать туманные показания, которые сразу же перепроверялись параллельными допросами его сожительницы и ее матери. Сопоставление всех показаний создавало впечатление, что Плотицын что-то скрывает.
Так, например, он заявил, что днем 17 марта смотрел кинокартину «Если ты прав». В то же время его сожительница показала, что эту кинокартину они смотрели вдвоем вечером 16 марта. При личном обыске у Плотицына были обнаружены и изъяты ручные часы марки «Сура». Его сожительница и мать утверждали, что до 17 марта этих часов у Плотицына не было, а средств на их приобретение он не имел.
Пока допрашивали Плотицына и перепроверяли его показания, оперативным работникам по телефону удалось связаться с прибывшим в ленинградский аэропорт Н. И. Смирновым. Он подтвердил наличие гравировки на объективе и назвал именно ту надпись, которая имелась на осмотренном фотоаппарате. Принадлежность фотоаппарата, равно как и причастность Плотицына к совершенному преступлению, теперь были очевидны.
Почему же не совпали номера в паспорте и на фотоаппарате? Это выяснилось позднее. У Н. И. Смирнова был еще один аппарат марки «Киев», который он увез с собой в Москву, а паспорт на него остался в Ленинграде. Паспорт на этот аппарат и был найден при осмотре квартиры.
Работа с Плотицыным пошла более целеустремленно. Запутавшись в своих объяснениях, Плотицын опрометчиво показал, что часы ему дал его знакомый по местам заключения Борис Грузинский, проживающий где-то на Петроградской стороне.
Одновременно с активным допросом Плотицына было изъято и исследовано его пальто, на котором были обнаружены следы крови. Из-под ногтей Плотицына была изъята грязь, в составе которой также обнаружили кровь. Во время обыска у сожительницы Плотицына оперативники нашли и изъяли офицерский парадный кортик и самодельный нож типа финского.
Плотицын наконец понял, что работники милиции располагают достоверными данными о его причастности к нападению на квартиру Смирновых. Но поскольку о фотоаппарате, переданном им на хранение, на допросе вообще не упоминалось, он стал предполагать, что задержан и разоблачен кто-то из его соучастников.
18 марта 1964 года на очередном допросе Плотицын признал себя виновным в совершении бандитского ограбления квартиры на набережной Карповки. Показания он дал далеко не полные. В совершенном преступлении отвел себе самую скромную роль, а инициаторами назвал Грузинского и знакомого наркомана Ушакова, живущего на проспекте Обуховской обороны. Из похищенных вещей ему достался фотоаппарат, который он по пути с места преступления якобы выбросил в Неву.
Хотя показания Плотицына не были ничем подкреплены, его решили оставить на время в покое, поместив в ИВС и сделав вид, что полностью поверили его показаниям.
Немедленно развернулась работа по установлению и задержанию Грузинского и Ушакова. Оба вскоре были установлены. Грузинский Борис Борисович, 1932 года рождения, работал компрессорщиком завода «Ленводтеплоприбор». Ранее был трижды судим за кражи и побег из лагеря, жил на Лахтинской улице в доме № 23.
Другой – Ушаков Вячеслав Александрович, 1937 года рождения, с января 1964 года не работал. Жил в доме № 95 по проспекту Обуховской обороны, ранее был дважды судим за кражи.
Этими данными опергруппа располагала к исходу ночи 18 марта. Тотчас за их адресами было организовано наблюдение. В квартирах матери и сожительницы Плотицына, в квартире Ушакова, не оказавшегося дома, и у квартиры Грузинского были выставлены засады. Они оставались там до установления всех обстоятельств разбойного нападения.
Грузинского было решено брать рано утром на работе, чтобы сохранить факт его задержания в тайне от возможных подельников. Вместе с замначальника 1 отдела В. М. Лесовым на операцию выехали старший оперуполномоченный В. Бондарев и один из старейших и опытных оперативников А. Караваев, за плечами которого были окопы Великой Отечественной войны.
Грузинского взяли прямо в раздевалке. Бегло ощупав одежду, чтобы исключить наличие оружия, оперативники посадили его в легковушку на заднее сиденье между собой и двинулись на Литейный, чтобы оформить там задержание. По дороге А. Караваев почувствовал, что Грузинский как-то неестественно начал ерзать на своем месте, и немедленно схватил его за руки. Вместе с Бондаревым они обнаружили в руках задержанного наручные часы, которые он, достав из кармана, пытался засунуть за обшивку сиденья. Так пресекли попытку главаря банды (а по результатам расследования он таковым и являлся) избавиться от одного из важнейших вещественных доказательств, похищенных бандитами при нападении. Это были часы марки «Вымпел», принадлежащие В. Н. Смирнову. На одежде и обуви Грузинского были обнаружены многочисленные следы крови.