Venus, de 45 anos, foi superada com um duplo 6-4 em uma hora e 27 minutos de jogo.
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Jogadora mais velha no torneio, a americana mostrou novamente um tênis competitivo e elevou seu nível no segundo set, mas não foi o suficiente para derrotar Bouzas, de 22 anos, que vinha de alcançar pela primeira vez as quartas de final do WTA 1000 de Montreal.
Depois de um primeiro set complicado, o saque e a direita de Venus foram ganhando velocidade. Na segunda parcial, Venus emocionou o público ao conseguir duas quebras e abrir 4-3 de vantagem, mas os erros em momentos importantes custaram a derrota.
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"Não foi fácil. Ela é uma lenda", declarou Bouzas, número 51 do ranking da WTA. "Foi um privilégio e um sonho. Nunca pensei que jogaria contra Venus Williams".
Duas semanas atrás, Venus teve um retorno bem-sucedido às quadras depois de 16 meses afastada, nos quais passou por uma cirurgia para remover miomas no útero, tumores benignos que lhe causavam dores há décadas.
Ela venceu sua compatriota Peyton Stearns na primeira rodada do WTA 500 de Washington, antes de ser eliminada na fase seguinte pela polonesa Magdalena Frech.
Vencedora de sete Grand Slams, Venus Williams ainda vai participar do renovado torneio de duplas mistas do US Open, ao lado do também americano Reilly Opelka.
“Depois desta partida, me sinto incrível”, disse Venus após a derrota em Cincinnati. “Isso significa que não terei que me recuperar de lesões. Posso trabalhar a força e a velocidade, em vez de tentar garantir que não me machuque antes do torneio. Estou muito animada por poder ter um foco diferente para o US Open”, concluiu.