Экспертное исследование Кузнецовой волос, обнаруженных при осмотре трупа и одежды М., оказалось немотивированным, содержащим серьезные ошибки и упущения. Например, один из объектов исследования, признанный «волосом человека», при повторной экспертизе определен как волос домашнего животного.
Спустя 6 лет после убийства Лены М. в рабочем столе эксперта Кузнецовой обнаружились волосы улики по данному делу, а также образцы волос Лены М. и Хабарова, которые ранее не были приобщены к уголовному делу. Эти объекты вместе с образцами волос подозреваемого Фефилова направили на комиссионную экспертизу в бюро Главной судебно-медицинской экспертизы Министерства здравоохранения РСФСР. Выяснилось, что три волоса-улики с фартука М., ранее исследованные экспертом Кузнецовой, не исключавшей их происхождение от Хабарова, оказались имеющими II группу (как у подозреваемого Фефилова). А 5 волос-улик, которые прежняя экспертиза не исключала своим происхождением от Хабарова, могли по серологическим и морфологическим признакам принадлежать самой потерпевшей М.
Эксперт В. В. Кузнецова признала, что в 1982 г. имела небольшой опыт работы, отчего при исследовании биологических объектов по делу об убийстве Лены М. допустила ошибки и дала неверные заключения. Уже после того как по делу стал отрабатываться арестованный Фефилов, Кузнецова нашла ранее исследовавшийся ею образец сухой крови М., провела его повторное исследование с применением полного набора нужных сывороток и убедилась, что кровь Лены М. относится к группе Ва, а не к Оab, как она определила в 1982 г.
Одинаковые частицы растений, обнаруженные в 1982 г. на одежде потерпевшей и Хабарова, не могли рассматриваться как улики, поскольку данные фрагменты, по заключению экспертов, имеют широкое природное распространение.
На момент расследования «дела Фефилова» одежда Хабарова и Лены М. оказалась утерянной. Но следователь В. И. Паршиков сумел назначить по имеющимся материалам дополнительную криминалистическую экспертизу. По ее заключению, микрочастицы волокон, обнаруженные в подногтевом содержимом Хабарова и М., а также на их одежде, имеют только родовое сходство и широко распространены во всех видах тканей. Групповые и индивидуальные свойства этих микрочастиц при исследованиях не выявлены. Таким образом, оказались несостоятельными и эти «улики», послужившие основанием для осуждения Хабарова.
В. И. Паршиков проанализировал показания Фефилова по эпизоду изнасилования и убийства им девочки в конце апреля 1982 г. близ автобусной остановки «Контрольная». Подозреваемый воспроизвел на месте происшествия обстоятельства содеянного, что зафиксировали видеосъемкой. Место сокрытия трупа М. и его поза полностью соответствовали тем параметрам, что отражены в протоколе осмотра от 30 апреля 1982 г.
Если Хабаров не мог ответить на вопрос куда он дел школьный портфель потерпевшей, называл различные версии исчезновения портфеля, то Фефилов после своего задержания четко объяснил: портфель потерпевшей им был брошен в туалет, расположенный на территории автобазы. Из портфеля Фефилов взял и принес домой для своих детей два учебника и пенал. Спустя 6 лет после гибели Лены М., 29 апреля 1988 г., при обыске на квартире Фефилова изъяли школьный пенал, внутри которого на подкладке обнаружили написанную фамилию потерпевшей М. владелицы пенала.
Жена и дочь Фефилова подтвердили, что он принес этот пенал домой в 1982 г., отмывал его от имевшихся записей. Почерковедческая экспертиза установила, что фамилия М. на подкладке пенала исполнена рукой потерпевшей Лены М., а ее мать опознала пенал как принадлежавший ее погибшей дочери. Эксперты восстановили на нем и некоторые другие записи, сделанные Леной М. незадолго до ее убийства.
При осмотре туалета, указанного Фефиловым, был найден школьный портфель потерпевшей М. При обыске в квартире Фефилова были обнаружены вещи, принадлежавшие другим потерпевшим, похищенные им после совершения нападений. Это: фломастеры погибшей Лены М.; кулон с обрывком цепочки, кольцо и медицинский скальпель потерпевшей Д.; часы «Электроника-5» с металлическим браслетом и золотое кольцо с камнем, принадлежавшие потерпевшей Т. Вещи были опознаны близкими потерпевших. Родственники Фефилова дали показания, что он приносил названные предметы в периоды, соответствующие времени убийств данных потерпевших. Кроме того, спортивные брюки потерпевшей Т. были изъяты при обыске на рабочем месте Фефилова в типографии «Уральский рабочий».
Старший следователь по особо важным делам Прокуратуры РСФСР В. И. Пантелей, прежде чем допрашивать Фефилова, сам неоднократно изучал местность близ остановки «Контрольная» и другие места, где были обнаружены трупы, которые Фефилов называл «своими». Следователь сравнивал увиденное с содержанием протоколов уголовных дел, допрашивал свидетелей, и уже после этого проводил детальные допросы самого Фефилова по каждому эпизоду. Типографский рабочий демонстрировал хорошую память и явную виновную осведомленность. Он описывал внешность своих жертв, подробно рассказывал про обстоятельства совершенных преступлений, что совпадало с имевшимися доказательствами. При выходах на места происшествий Фефилов точно называл время и место содеянного. Его изобличали экспертизы биологических выделений, следов обуви на местах преступлений и другие улики. Однако предъявить Фефилову обвинение в окончательном варианте не удалось. 30 августа 1988 г. в камере 232 следственного изолятора 1 г. Свердловска он был задушен сокамерником Карпенко Н. П., 1963 г. р., «на почве неприязненных отношений».