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这次任务包括两个组成部分：俄罗斯主探测器火卫一-土壤号和中国探测器萤火一号。进入火星轨道后，火卫一-土壤号将与萤火一号分离。

萤火一号将留在火星赤道高轨道上，进行为期一年的在轨探测，对火星的磁场、电离层、高层大气以及地表形貌进行探测，预计可发回分辨率200米的全球火星图。这不但对揭示火星演化史十分重要，而且还为中国下一步进行深空探测打下基础。

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进入火星轨道后，火卫一-土壤号将与萤火一号分离，前往火卫一取土采样并将土样送回地球，其设计参考了前苏联探月时代发射过的月球自动取样返回系统。