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Xは、「八王子ではフッ素（フッ化ナトリウム）の塗布が義務付けられている」といい、「フッ化ナトリウム」と思い込んだまま「フッ化水素酸」を脱脂綿にしみこませ、女児の歯に塗布した[6][7]。

その直後、女児は口から白煙のようなものと臙脂色の唾液を出し、「からい」と訴えて仰け反った（フッ化ナトリウムは本来無味無臭）[6][7]。「フッ化ナトリウムだとすれば異常な暴れ方」であるにも関わらず、Xは「フッ化ナトリウム」だと思い込んだまま「フッ化水素酸」の塗布作業を続行した。

Xの指示で、女児の母親と同院の助手の女性が女児の体を押さえつけ、再び液体を塗布したが、女児は「ぎゃあ」と悲鳴を上げ、体が宙に舞うほど暴れだし、助手と母親の腕を跳ね除けて、診察台から転がり落ちた。[7]。

「あつい、いたい」と腹痛を訴えて泣き叫び床を転げ回る女児を母親が抱き上げると、口の周りが出血を伴いながら真っ赤にただれていた[7]。

Xは、初めての反応に対して特殊体質によるものだと判断し、強心剤を注射した上で119番通報した[7]。しかしまもなく女児は意識を失い、救急車で近所の病院に搬送されたものの、症状が重篤であるため東京医科大学八王子医療センターに転送されたが、同日午後6時過ぎに死亡した[7]。

Xが救急車に同乗し医療センターに向かっている間、Yは女児の異常な暴れ方に違和感を持ち、女児の歯に塗布した薬品を自分の歯につけたところ、強い刺激を感じ歯茎が荒れたため、うがいをして吐き出し、ようやく薬を間違えたことに気付いた。

Yは、証拠隠滅のためにXに無断で容器などを洗い自宅の焼却炉で焼却処分した[2]。しかし、同日に家宅捜索した八王子警察署によって診療室内の薬品や焼却炉内の灰が押収されている[2][8]。