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Marta, qui est la meilleure buteuse de l'histoire de son pays et qui prendra sa retraite internationale cette année, avait reçu un carton rouge direct lors de la défaite de son équipe contre l'Espagne le 31 juillet, après une faute dangereuse en fin de première mi-temps.
Le Brésil avait fait appel de la suspension de deux matches auprès du TAS, dans l'espoir de réduire sa suspension à un seul match et d'être éligible pour la demi-finale de mardi soir contre les Espagnols.
Marta avait déjà manqué le quart de finale contre la France le 3 août.
"Les requérants ont demandé l'annulation de la décision contestée et une nouvelle décision établissant que la joueuse ne purge qu'une suspension d'un match", a déclaré le TAS.
"Compte tenu de l'urgence, elle a rendu sa décision cet après-midi, rejetant la requête", a déclaré le TAS.