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吐魯番博物館收藏著吐魯番地區出土的上至舊石器時代下至近現代的5000多件文物精品，是了解吐魯番歷代社會、政治、軍事、經濟、文化-的一部微縮的百科全書。該館的主體建筑是一幢富有地方特色和現代風格的二層大樓，古樸渾厚。整個展覽部分分為吐魯番地區出土文物陳列廳、吐魯番地區出土古尸陳列廳和巨犀化石陳列廳三個部分。
其中吐魯番地區出土古尸陳列廳是最具神秘性和吸引力的展廳。這里展出的11具干尸，從春秋戰國時期至清代時期的古尸，主要出自阿斯塔那—哈拉和卓墓葬群和蘇巴什古墓群、洋海古墓群等。
巨犀化石陳列廳內的巨犀化石是吐魯番博物館的鎮館之寶。據考證，這是目前世界上出土最完整的一具巨犀骨架化石。
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