第一階段是“親屬內部鑒定”；
第二階段是黑龍江省內專家所做的“非官方鑒定”。古脊椎動物專家魏正一拿到這個顱骨，只看了一眼，就判斷說，這個顱骨至少埋了幾十年了，年齡在28 歲至40歲之間。而且，左眼下骨頭的破損，正是當年趙尚志受槍傷留下的鐵證。黑龍江省公安廳的法醫看過顱骨後，當場就下了斷言：這人活了34歲！趙尚志犧牲時正好34歲。
第三階段是國家公安部物證鑒定中心所做的“國家權威鑒定”，。2004年12月17日，在北京公安大學的公安部第二研究所裡，張繼宗、紀元兩位教授對趙尚志顱骨從人類學和顱相重合兩個角度鑒定。人類學鑒定的結果是：1、系入土50年以上的陳舊性骨骼；2、男性；3、年齡範圍在31歲至36歲間；4、身高160-163厘米之間；5：頭骨左側的骨質缺損，系死者生前骨骼損傷後病理改變所致……顱像重合鑒定的結果是，顱骨與趙尚志照片的標誌線、標誌點均能重合在標準範圍內。公安部專家認為此顱骨與趙尚志體貌特征（性別、年齡、身高、左眼下的傷痕及犧牲距今時間等）的有關文獻記載相符，與親屬和戰友們的回憶一致，因而出具確屬趙尚志將軍顱骨的證明。
歷盡艱辛，朝陽迎回將軍顱骨
顱骨找到了，安葬在哪裡？
黑龍江方面認為，趙尚志生前的主要活動區域，在黑龍江，所以，應將趙尚志顱骨安葬在他生前戰鬥過的地方。
雷鳳祥反駁說，趙尚志在家鄉朝陽也生活了12個年頭，而且將軍父母的墳塋在老家，游子漂泊在外，哪有不葉落歸根、魂歸故里的道理呢？
在這場激烈角逐中，朝陽並無必勝的把握。後來，有關方面提出這樣一種解決方案：趙尚志將軍的顱骨歸黑龍江，但故居、展覽館和塑像可以建在朝陽。雷鳳祥為此據理力爭，在一次決定趙尚志顱骨歸處的重要會議上，雷鳳祥聲震屋宇：“趙尚志將軍的顱骨必須回歸家鄉的土地，修建烈士陵園！否則，中國人民不會答應，全世界愛好和平的正義力量也不會贊成！”
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