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1949年，中华人民共和国成立，中国田野考古发掘与研究进入了新的历史时期。与之相应，三星堆考古也从此掀开了新的一页。
1953年，因修建天成铁路（即后来的宝成铁路），在成都正式成立了“天成铁路文物古迹保护委员会”，时任西南博物院院长的冯汉骥教授被聘担任副主任委员，其下设工作队，沿拟建铁路沿线驻扎，调查清理文物古迹。冯汉骥上任伊始，即专程赴月亮湾调查。据其时随同冯汉骥考察的王家祐回忆，他们“在鸭子河边慢步查看土层，无所获”。
1955年，王家祐与江甸潮二人再赴月亮湾、三星堆进行考古调查和征集文物工作，并首次在三星堆发现大片遗址。翌年，王家祐第三次来到广汉，这一次收获颇丰，时已年过七旬的燕道诚一改往日“所有器物均已送人”的说法，将在田野里埋藏了20多年的一批精美玉器，种类有玉琮、玉瑗、玉钏和玉磬等，一并捐献给了国家。
1958年，王家祐和江甸潮再赴广汉，于月亮湾至三星堆一带作了整整一个月的调查、踏勘和试掘。在他们后来撰写并发表的调查记中，介绍了两地三处古文化遗址，广汉就占了其中两处：中兴乡真武村的月亮湾横梁子遗址和中兴乡三星村的三星堆遗址。这次调查试掘有了重要收获，即发现三星堆遗址与月亮湾遗址的文化层内涵完全一致。
王家祐和江甸潮二人在月亮湾横梁子遗址调查时，在邻近燕道诚家院子的堰沟和土岗断层中发现了较多陶片和火烧土遗迹，并采集到一些陶片和人工打制石器的坯子。他们在此访问附近居民，听说当地乡民常于耕地时挖出玉器和石器，王、江二人也从乡民手里征集到一批历年在此出土的玉、石制品，计有牙璋、石璧（残）、石镞、赭石和一件玉质圈状器及打制而成的石圭的坯子。此外，在一块褐黄色半透明的石块上，还发现数道人工磨制痕迹，证明这一遗址是大量制造玉器和石器的场所，过去所出的大批玉器和大小石璧，都应是当地的制品。在月亮湾采集的陶片则有小底杯和绳纹敛口盆形器两种。
二人在与横梁子遗址隔河相望的三星村三星堆遗址的田间、水沟断层里，也发现了很厚的陶片层，略一挖取，就收集了几种不同器型的陶片，并在沟边拾到一件磨制的石斧。从陶片的部位看，多为敞口器的口缘、器腹，及灯柱下端。其陶质有淘洗过的泥质细陶和夹砂粗陶，陶色以灰色为主，间有黑色。陶片的纹饰丰富多样，器口下多施以平行回绕的水波纹或变体的云雷纹，器壁上多施以平行单弦纹、三线或多线组成的平行纹，有的还在平行纹各线条间空出较宽的距离而加以几何线纹的，也有在平行带纹间附加以棱脊斜压断纹的，另还有绳纹（多见于粗质夹砂陶器器壁）等种类。
王家祐、江甸潮认为，月亮湾和三星堆两处遗址的文化面貌是一致的，这批出土陶片与之前四川地区各时代墓葬出土的陶器都明显不同。他们初步认定这两处遗址的年代相当于殷商时期，并向考古学界发出了进一步调查、认识和研究“广汉文化”的呼吁。
1958年，四川省博物馆也派员来到广汉作详细的考古调查，并收集、挖掘到一些玉石器，确定这里是一处范围广泛的古遗址所在。1959年，四川大学历史系师生来到广汉参观，并于1960年、1961年两次到三星堆遗址一带考古调查，在月亮湾、真武宫南面附近一带，采集到陶制盖钮、器流、尖底杯、盘、小平底罐、豆柄和石斧、石锛、石璧等，并判断其时代上限可至西周初，下限不晚于春秋之初。
1963年，由冯汉骥教授为领队，四川省博物馆、四川大学历史系组成联合考古发掘队，开进月亮湾。发掘伊始，冯汉骥站在月亮湾台地上，放眼马牧河对岸的三星堆，颇带预见性地说：“这一带遗址如此密集，很可能就是古代蜀国的一个中心都邑。”
这年的发掘选择了三个发掘点。第一地点选在燕家院子东南30米左右的稻田里，北面靠近当年出玉石器的水沟，东距月亮湾土埂约200米，共开探方11个；第二地点在水沟北岸，真武宫后约40米，开探方1个，堆积薄，出土遗物较少；第三地点选在月亮湾梁子上。发掘进行了40多天，发掘面积50多平方米，因范围有限，未能达到预期目的。这以后，三星堆考古发掘又陆续有了一些发现。就在同年，月亮湾当地农民在掘坑积肥时又发现玉石器一坑，其中有成品、半成品和石坯，地点距燕氏最初发现玉石器的地点不远。1974年，又在附近棱子田发现磨石一坑，坑口为石板封存，磨石为大小卵石数十件，青黄如玉，坚硬细腻，均有打磨面，当为作坊使用的加工工具。另外，据敖天照、刘雨涛《广汉三星堆考古记略》记述，月亮湾附近农田还先后出土不少石斧、石凿、小石锛和残石璧等。1976年，高骈公社机砖厂又出土玉斧、玉刀和玉矛各1件。
小平底罐（夹砂灰陶）
小平底罐（夹砂褐陶）
外饰黑陶衣，器身饰绳纹
盖纽（泥质黄褐陶）
纽呈莲蓬状
陶瓶（夹砂褐陶）
1976年9月，冯汉骥指导童恩正撰写了《记广汉出土的玉石器》一文，对这些出土玉石器做了系统的整理研究。他们认为，“广汉玉石器埋藏的性质，过去有人认为是古代蜀国帝王的墓葬，有人认为是祭山之所。现在看来，以属于窖藏的可能性比较大”。文中进一步指出：“这里文化层的堆积很厚，范围也相当广泛。很可能此处原来是古蜀国一个重要的政治经济中心；而发现玉器的地点，即为其手工业作坊所在地，历年来出土的玉石成品、半成品和石坯，应该说是这个作坊的产物。但不知由于什么原因，这个作坊突然废弃，人们只能仓促将所有的产品埋藏起来，以后也就没有机会再来挖掘，所以保存至今。”
石斧
石锛
这篇文章在《文物》杂志1979年第2期发表。文章发表时，冯汉骥先生已逝世两年余，而离三星堆遗址的正式发掘只相距一年时间。而后来的考古发现证明，冯汉骥先生的预见大体是正确的。