Halep, de 27 años, se vio sorprendida por su oponente en el primer enfrentamiento entre ambas pero terminó llevándose la victoria por 7-6 (7/3), 7-5 en una hora y 48 minutos de juego.
La rumana, que ya ganó en el desierto californiano en 2015, batalló hasta el final, se mostró más cómoda con el resto que con su servicio y acabó pasando a la siguiente instancia por su mayor templanza en los momentos decisivos.
Y es que Kozlova le quebró el saque hasta en cinco ocasiones, tres de ellas en el primer set, lo que obligó a la segunda raqueta mundial a brillar con su resto y a decidirlo en el tie-break.
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En la segunda manga, la ucraniana firmó otro break en el primer juego pero Halep se recompuso para ponerse 5-3 y servicio a favor pero volvió a errar para que Kozlova alargara el set hasta el definitivo 7-5.
Ahora, la rumana se medirá en octavos frente a la ganadora del duelo entre la checa Marketa Vondrousova y la letona Jelena Ostapenko (N.22).