הניסיונות הראשונים לאתר את החשוד לא צלחו, אולם, המשך הפיקוח הצנזורלי הניב מכתבים נוספים, ששיגר אותו חשוד לרומא, וכן מכתב ששוגר מהכתובת ברומא לאדם בשם "זכי סלים" בקיבוץ נגבה שבדרום הארץ. בדיקה מעבדתית שנערכה למכתב זה העלתה כי הוא כולל מסרים שנכתבו בכתב סמוי (כס"מ) בשפה הערבית.

בפברואר 1962 אותר זכי (בן סלים) קוצ'וק והוחשד כמי שאחראי לחליפת המכתבים החשאית, שכאמור כללה דיווחים בכתב סמוי. זיהויו הוודאי קיבל אישוש באוקטובר 1962, לאחר שבמכתב ששיגר לרומא הוא הודיע כי עבר להתגורר באשקלון.

עם איתורו למד שירות הביטחון הכללי כי קוצ'וק עבר מהקיבוץ, בו למד באולפן לעברית, לדירה שהסוכנות העמידה לרשותו באשקלון, וכי הוא עומד להתגייס לצה"ל ב-5 נובמבר 1962. שב"כ אפשר את גיוסו  –  בתיאום עם מחלקת ביטחון שדה של צה"ל – תוך שהחשוד הוגבל מראש לשרת בתפקידים בלתי-רגישים ותחת פיקוח הדוק. קוצ'וק הוצב לשרת כנהג במפקדת הג"א.

הוא שירת בצה"ל שנה בלבד, ושוחרר, לבקשתו, שחרור מוקדם בנובמבר 1963. את בקשתו נימק בהיותו בגיל מבוגר, וברצונו להתבסס בחיים ולשאת אישה.  בתאריך 19 דצמבר 1963 הוא נעצר בדירתו באשקלון, כאשר בין השיקולים לעיתוי מעצרו הייתה כוונתו לשאת לאישה בחורה ישראלית, שלא הייתה מודעת, כמובן, לזהותו האמיתית.

פרטים מחקירתו: גיוסו למודיעין המצרי
החקירה העלתה כי זכי (בן סלים) קוצ'וק הוא למעשה ארמני בשם קבורק יעקוביאן, יליד 1938, אשר נולד בקהיר שבמצרים, להורים שנמלטו מטורקיה לאחר טבח הארמנים.

יעקוביאן – שהיה ללא נתינות – עבד כצלם בסטודיו לצילום בקהיר. בשנת 1959  נעצרו, הוא וחברו, על-ידי המשטרה המצרית בהיותם בחברת פרוצות. הוא סירב להעיד נגד הפרוצות ולפיכך, הובא לדין ונדון למאסר של שנה וחצי באשמת ניהול בית בושת.

במהלך תקופת מאסרו, בינואר 1960, נפוצה בכלא שמועה כי השלטונות מחפשים דוברי שפות זרות. הוא הציע את עצמו ורואיין בכלא בידי קצין מודיעין מצרי, שניסה לגייסו לשליחות מודיעין ב-חו"ל. לדברי יעקוביאן, הוא הבין בשלב מסוים כי מדובר בשליחות לישראל, וסירב.

יעקוביאן הגיש ערעור על מאסרו ושוחרר מן הכלא, אך תוך זמן קצר הגיע למצוקה כלכלית, לאחר שהתקשה למצוא עבודה בשל עברו הפלילי. בשלב זה חידש איתו קצין המודיעין המצרי את הקשר, וניסה לשכנעו להתגייס לשירות המודיעין המצרי למשך שלוש שנים, תוך הבטחות למתן אזרחות מצרית; דאגה כלכלית לאמו האלמנה, ומתן פטור משירות צבאי מצרי. הפעם  נענה יעקוביאן להצעה.

לאחר גיוסו, הוא עבר הדרכה מודיעינית לקראת שיגורו לישראל, אימץ זהות יהודית שקיבל מן המודיעין המצרי, ואף עבר ניתוח ברית מילה. בזהותו החדשה הוא היה יהודי יליד סלוניקי, שהיגר למצרים עם אמו. יעקוביאן צויד על ידי המודיעין המצרי בשני תצלומים: האחד – צילום של בית הקברות היהודי בקהיר, והשני – צילום של קבר אמו (כביכול). כדי לספוג את הדת היהודית ומנהגיה, ביקר מספר פעמים, בלוויית אחד ממפעיליו, בבית הכנסת הגדול בקהיר, לרוב בשבתות ובחגים. הכנתו זו הייתה שטחית ביותר, ולמעשה הוא היה בור מוחלט בענייני יהדות.

לאחר שצויד בתעודת תושב חסר נתינות על שם יצחק קוצ'וק, התייצב – בהכוונת מפעיליו – במשרדי "הצלב האדום" וביקש שם סיוע להגירה ממצרים. הוא הופנה למשרדי נציבות האו"ם לפליטים, שם הציעו לו שני יעדי הגירה, מהם בחר להגר לברזיל. בקונסוליה הברזילאית הציג, בין שאר התעודות שנדרש להביא, גם תעודה מהרבנות בקהיר, שאישרה את זהותו כיצחק קוצ'וק. תעודה זו סופקה לו, כמובן, על-ידי המודיעין המצרי.

עלייתו לישראל
יעקוביאן הגיע לברזיל ב-26 אפריל 1961 באונייה שיצאה מאיטליה. בדרך התיידד מאוד עם משפחה ישראלית מקיבוץ ברור חיל, שנסעה לביקור משפחתי בברזיל.

בברזיל המתין לו אחד ממפעיליו המצרים, ששוגר במיוחד לשם לצורך ליווי המבצע, והוא הנחה את יעקוביאן להדק את קשריו עם המשפחה מישראל. יעקוביאן לא היה צריך להתאמץ יתר על המידה בתכנון המשך החדרתו לישראל: ראש המשפחה הישראלי שכנע אותו לעלות לארץ, ואף הסדיר עבורו את הקשר עם המוסדות הציוניים שעסקו בעלייה בברזיל. עד מהרה קיבל קוצ'וק/יעקוביאן אשרת עולה, ואף חתם על התחייבות לשרת בצה"ל.

לקראת "עלייתו" לישראל צייד אותו מפעילו המצרי בכסף ובמצלמות, ובדרכו לארץ אף נפגש בגנואה שבאיטליה, עם גייסו המצרי, שתידרך אותו תדרוך אחרון. המצרים ביקשו לבחון, בשלב הראשון, את התאקלמותו ואת עמידות הכיסוי שלו במציאות הישראלית. על-פי התוכנית המצרית היה עליו למצוא עבודה בחנות צילום בסביבות תל-אביב, ולאחר כשמונה חודשי התאקלמות לנסות לצאת למצרים דרך קפריסין ואז תישקל השקעה כספית בפתיחת חנות צילום אותה ינהל בתל-אביב. בביקור מולדת זה, כך נאמר לו, ילמד תקשורת חשאית אלחוטית ולאחר מכן יצויד במכשיר אלחוט שיקבל בתל-אביב.

בתקופת ההתאקלמות נקבעו עמו סדרי תקשורת של התכתבות חשאית באמצעות כתובות כיסוי באיטליה. הוא הודרך וצויד ב-כס"מ (חומר לכתיבה סמויה) ובחומר לפיתוחו. באשר למטרות האיסוף בישראל – הוא הונחה לדווח בשלב ההתאקלמות רק על סימנים למצבי כוננות או תכונה בלתי רגילה בישראל.

קוצ'וק/יעקוביאן הגיע לארץ ב-24 בדצמבר 1961, אך מהלך העניינים לא תאם את התכנית המצרית. הוא נשלח, לבקשתו, לאולפן בקיבוץ ובנובמבר 1962 גויס, כאמור, לצה"ל. מפעיליו המצרים הנחו אותו להשתדל ולשרת בחיל השריון, אולם, כל ניסיונותיו להגיע לתפקיד בעל משמעות בצה"ל לא צלחו בעקבות טיפולי שירות הביטחון הכללי ומחלקת ביטחון שדה. בקשות נוספות שלו: לשרת שירות קבע בצה"ל ולשמש כצלם במודיעין פיקוד מרכז (תפקיד שהוצע לו, לדבריו, ביוזמת  אחד ממפקדיו)  נדחו מסיבות מובנות. במאי  1963 הוא הגיש בקשה להתקבל לקורס קצינים אך נכשל במבדקי הקצונה. בנובמבר 1963 הוא שוחרר, כאמור, מצה"ל, ולאחר זמן קצר נעצר.

מידע שהעביר למצרים
בעקבות חקירתו הסתבר כי עד למעצרו שיגר קוצ'וק/יעקוביאן למפעיליו 18 מכתבים, 6 אגרות אוויר ושתי גלויות. הוא קיבל מהם 8 מכתבים ושלוש גלויות. הוא הצליח לדווח למפעיליו מספר ידיעות מודיעין וביניהן:
   - מיקום מחנה חיל השריון בג'וליס ומספר הטנקים שהיו מצויים בו אז.
   - מיקום מחנה חאסה, ליד ג'וליס.
   - מפקדת הג"א ביפו.
   - רכש צפוי של מטוסי מיראז', טנקים וכלי נשק חדישים אחרים.
   - טיסות אימון של מטוסי מיראז', מיסטר ואורגן באזור לכיש.
   - קיומו של כור גרעיני בין דימונה לסדום.

יעקוביאן הועמד לדין על ריגול, ובמרס 1964 נדון לשמונה עשרה שנות מאסר. שנתיים לאחר מכן, במרס 1966, הוא שוחרר במסגרת חילופי אסירים עם מצרים. הוא ו-2 מצרים נוספים הועברו למצרים תמורת שחרורם של 3 ישראלים, שעברו בטעות את הגבול לרצועת עזה.