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温泉县隶属于新疆维吾尔自治区博尔塔拉自治州，位于新疆西北部，博尔塔拉河上游河谷地带，天山西段北麓、准噶尔盆地西缘。东邻博乐市，南隔别珍套山与霍城县相傍，西部和北部分别以空郭罗鄂博山和阿拉套山西段为界与哈萨克斯坦共和国毗邻。