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En el interior, de Mesopotamia, la agricultura y la ganadería se impusieron entre el 6000 y el 5000 a. C., suponiendo la entrada de lleno al Neolítico. Durante este período, las nuevas técnicas de producción que se habían desarrollado en el área neolítica inicial se expandieron por las regiones de desarrollo más tardío, entre ellas la Mesopotamia interior.
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En el 3000 a. C., apareció la escritura, en aquella época utilizada solo para llevar las cuentas administrativas de la comunidad. Los primeros escritos que se han hallado están grabados sobre arcilla (muy frecuente en aquella zona) con unos dibujos formados por líneas (pictogramas).
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Desde la península arábiga, las tribus semitas (árabes, hebreos y sirios) invadieron constantemente la región mesopotámica a partir del 2.500 a.C., hasta que establecieron su dominio definitivo. Hacia 3000 a. C. se extendieron hacia el norte, creando diferentes grupos como los amorreos, en los que se incluyen fenicios, israelitas y arameos. En Mesopotamia el pueblo semita que adquirió mayor relevancia fueron los acadios.
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Esta etapa estará marcada por el ascenso progresivo de dinastías amorritas en prácticamente todas las ciudades de la región. Posteriormente, hacia 1930 a. C. serán los monarcas de Larsa los que se lancen a la conquista de las ciudades vecinas, atacando Elam y las ciudades del Diyala y conquistando Ur.
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En 1792 a. C. Hammurabi llega al trono de la hasta entonces poco importante ciudad de Babilonia, a partir de la cual comenzará una política de expansión; en primer lugar se liberó de la tutela de Ur para, en 1786, enfrentarse al vecino rey de Larsa, Rim-Sin I, arrebatándole Isin y Uruk; con la ayuda de Mari.
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Los primeros sondeos en la región fueron realizados en 1786 por el vicario general de Bagdag, Joseph de Beauchamps, pero habría que esperar hasta 1842 para la primera excavación arqueológica real, promovida por el cónsul francés en Mosul, Paul Émile Botta, que se centró en el área de tell Kujunjik, cerca de Nínive. A partir de este momento la investigación estuvo marcada por la rivalidad entre ingleses y franceses.
