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上海光源线站工程是国家发展和改革委员会立项的“十二五”国家重大科技基础设施建设项目，以解决国家战略需求和科学前沿中的重大科学问题为主要目标，在上海光源已有的基础上进一步发展，建立先进、系统的同步辐射实验方法与综合研究手段，全面强化和拓展实验能力。工程主要建设内容包括新建16条性能先进的光束线站和实验站、拓展光源性能、建立用户辅助实验室和用户数据中心等。工程于2016年11月开工建设，2023年7月全部建成。

线站工程投入运行后，上海光源共有34条束线46个实验站为广大用户提供服务，覆盖生命科学、材料科学、化工催化等多学科领域，成为国际上第三代中能同步辐射光源装置中线站数量最多、能区覆盖范围最广、实验方法丰富的重大科技基础设施。同时，上海光源线站工程采取“建好一批开放一批”的模式，工程试运行期间，新建线站已服务约8万小时，用户发表科学论文近500篇，并为35家国内领军企业提供定制化技术解决方案，支撑科技发展的效果初步显现。