省登封縣的八方、石羊關，禹縣的閻砦、谷水河等古文化遺蹟作了田野調查。有一日，當他途經偃師縣境內，準備到中科院考古所洛陽考古工作站落腳時，來到了洛河邊一個叫二里頭的村外。徐旭生髮現此處有些異常，便停下來四處轉悠，以尋找心目中的東西。當他在村外轉了半圈後，有一個正在田地裡勞動的農民感到很奇怪，心想這個外地老頭一定是丟失了什麼，便主動向前詢問。這一問，徐旭生樂了，他幽默地說：“丟了一件大東西，是一座城，幾千年的一座城。”這位農民不解，徐旭生解釋說：“我是搞考古調查的，想在這一帶看看有沒有古代留下的陶片什麼的。”這位農民聽罷，不以為然地說：“陶片，我們這裡多的是呢，還有完整的陶罐、陶盆，都是搞水利建設挖出來的。”徐旭生一聽大為驚喜，急忙對眼前的農民說：“好兄弟，你說的地方在哪裡，能帶我去看看嗎？”

“中”，農民爽快地答應著，領徐旭生到了村東的一片田野。果然，徐旭生在這裡發現了許多陶片，並且還撿到了一件完整的陶器。從遺留的陶片以及陶器的花紋、質地等特點判斷，這是一處規模甚大的古文化遺址。

徐旭生在對二里頭遺址作了初步判斷後，立即回到中科院考古所洛陽工作站，將調查的情況告知了工作站的趙芝荃等人。眾人一聽很是振奮，決定第二天由工作站站長趙芝荃帶領幾名考古人員，一道赴二里頭做進一步調查。

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