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Scese in acqua anche per i 400 sl cercando, nell'ultima occasione in carriera, di realizzare la doppietta europea 200-400 sl, mancata ad Eindhoven per squalifica nei 200 sl ed a Budapest per l'influenza che la costrinse ad abbandonare i 400 sl. Il successo non arrivò, dovendosi accontentare di un 4º posto in 4'04"42. Federica si disse comunque soddisfatta per il risultato, non avendo più nuotato la gara dalla finale olimpica, e dichiarò che dopo questo risultato avrebbe valutato se continuare o meno la preparazione dei 400 sl in vista dei futuri appuntamenti<ref>{{cita web|url=http://www.gazzetta.it/Nuoto/24-08-2014/nuoto-europei-pellegrini-cagnotto-cercano-tris-speranza-turrini-90235324543.shtml|sito=gazzetta.it|titolo="Nuoto, Europei: Pellegrini quarta nei 400 sl. Bronzo per Turrini nei 400 mx"|accesso=29 settembre 2014}}</ref><ref>{{cita web|url=http://www.dbresults.net/sitof/risultati/nu/2014/riccione0804201401/indexframe.htm|sito=dbresults.net|titolo="Campionati Italiani Assoluti Primaverili, Riccione 8-12 aprile 2014"|accesso=29 settembre 2014}}</ref>.
=== Il secondo divorzio da Philippe Lucas e i mondialil'arrivo di Doha in vascaMatteo cortaGiunta ===
DopoIl 4º posto nei 400 sl agli europei fece trapelare delle divergenze tra Federica e Lucas il quale, sin dalla loro prima esperienza insieme nel [[2011]], aveva insistito sulla preparazione di questa distanza. Tali presentimenti si concretizzarono alcuni giorni più tardi quando - dopo alcune indiscrezioni dell'emittente francese [[RTL 102.5|''RTL'']], il- 16 settembre 2014 la nuotatricel'atleta annunciò via [[Twitter]] la fine consensuale della loro collaborazione con Lucas<ref name="Divorzio bis">{{cita web|url = http://www.mondonuoto.it/news/2014/09/16/pellegrini-lucas-ufficiale-la-fine-del-sodalizio-bis-per-federica-ce-giunta|sito = mondonuoto.it|titolo = "Pellegrini-Lucas: ufficiale la fine del sodalizio-bis. Per Federica c’è Giunta"|accesso = 16 settembre 2014}}</ref>. SecondoTale quantoscelta dichiarato dall'atleta stessa, la separazione sarebbe stata consensuale<ref name="Divorzio bis"/>; maturatamaturò dopo un incontro a [[Narbonne]] tracon lei, il tecnico franceseLucas e Matteo Giunta<ref name="Divorzioper bis"/> che in quell«un'annoattenta aveva seguito Federica e Magnini al fianco di Lucas come preparatore atletico. Alla base di questa scelta vi era la volontà di focalizzarevalutazione» ledelle stagioniscelte future solo sui 200 sl in prospettiva dei Giochi di Rio 2016, mentre il tecnico preferiva continuare la preparazione anche dei 400. A condizionare tale scelta potrebbe esservi stato anche il 4º posto di Berlino, che certamente non entusiasmò Federica<ref name="Divorzio bis"/>. Da questo momento Federica decise; di affidarsifatto allase guidaproseguire tecnicao dimeno Matteonella Giunta,preparazione chedei accompagnò lei ed il compagno Filippo Magnini nelle stagioni successive, iniziando proprio dai [[Campionati mondiali di nuoto in vasca corta 2014|mondiali]] in corta di Doha<ref name="Divorzio bis"/>400.
Federica rese noto anche il nuovo rapporto professionale con Matteo Giunta, già preparatore atletico e vice di Lucas. A questa decisione seguì l'abbandono definitivo dei 400 dettato dalla necessità di sviluppare una maggiore velocità per i 200 sl che da questo momento divennero l'unica gara individuale dell'atleta nelle grandi manifestazioni, soprattutto in prospettiva [[Giochi della XXXI Olimpiade|Rio 2016]].
L'ultimo evento in stagione furono i [[Campionati mondiali di nuoto in vasca corta 2014|mondiali]] in vasca corta di [[Doha]] che affrontò sotto la guida tecnica di Matteo Giunta. Si cimentò senza successo nei 200 m dorso<ref>{{cita web|url=http://www.gazzetta.it/Nuoto/05-12-2014/nuoto-mondiali-doha-pellegrini-eliminata-200-dorso-100142706081.shtml|sito=gazzetta.it|titolo="Nuoto, Mondiali Doha: Pellegrini eliminata dai 200 dorso, si rifà con la 4x100 m sl"|accesso=5 dicembre 2014}}</ref> e nuotò nella 4x100 sl dove realizzò il suo migliore in 51"76, vincendo il bronzo con il nuovo record italiano<ref>{{cita web|url=http://mondonuoto.it/news/2014/12/06/hosszu-rilancia-e-raddoppia-belmonte-risponde-nei-400-sl-cinque-nuovi-record-mondiali|sito=mondonuoto.it|titolo="Hosszu rilancia e raddoppia, Belmonte risponde nei 400 sl. Cinque nuovi record mondiali"|accesso=6 dicembre 2014}}</ref>. Le attese per i 200 sl erano notevoli poiché per l'ultima volta in carriera ebbe la possibilità di conquistare quell'oro mondiale in corta che in tante occasioni le era sfuggito. Ancora una volta non riuscì nell'impresa; chiuse al 5º posto con una contro prestazione da 1'54"04 - probabilmente causata da un forte mal di schiena - che lei stessa definì in un tweet, «uno schifo quasi inspiegabile»<ref name="Nuoto 1500">{{cita web|url = http://www.repubblica.it/sport/vari/2014/12/07/news/paltrinieri_pellegrini_mondiali_di_nuoto-102353468/|sito = repubblica.it|titolo = "Nuoto, Mondiali in vasca corta: Paltrinieri oro nei 1500. Delude la Pellegrini nei 200 stile libero"|accesso = 6 luglio 2015}}</ref>. ▼
▲L'ultimoLa eventoprima inverifica stagioneavvenne furono iai [[Campionati mondiali di nuoto in vasca corta 2014|mondiali]] in vasca corta di [[Doha]] che affrontò sotto la guida tecnica di Matteo Giunta. Si cimentò senza successo nei 200 m dorso<ref>{{cita web|url=http://www.gazzetta.it/Nuoto/05-12-2014/nuoto-mondiali-doha-pellegrini-eliminata-200-dorso-100142706081.shtml|sito=gazzetta.it|titolo="Nuoto, Mondialida Doha:un Pellegrinilato eliminatale dairegalarono 200uno dorso,storico sibronzo rifà con lanella 4x100 m sl "|accesso=5 dicembrein 2014}}</ref>cui erealizzò nuotòla nellasua 4x100miglior sl dove realizzò il suo migliorefrazione in 51"76, vincendodimostrando ilquindi bronzodei conprogressi il nuovo recordnella italianovelocità<ref>{{cita web|url=http://mondonuoto.it/news/2014/12/06/hosszu-rilancia-e-raddoppia-belmonte-risponde-nei-400-sl-cinque-nuovi-record-mondiali|sito=mondonuoto.it|titolo="Hosszu rilancia e raddoppia, Belmonte risponde nei 400 sl. Cinque nuovi record mondiali"|accesso=6 dicembre 2014}}</ref> ., Lema atteseche per i 200 sl erano notevoli poiché per ldall' ultimaaltro voltale inriservarono carrierauna ebbecontroprestazione lada possibilità di conquistare quell1' oro54"04 mondialenei in200 cortasl che inchiuse tantesolo occasionial le5º era sfuggitoposto. AncoraIl unarisultato voltamise nonin riuscìdubbio nelll' impresa;efficacia chiusedella alnuova 5ºcollaborazione, postoma conFederica unasembrò controvoler prestazionesollevare dail 1'54"04proprio -tecnico probabilmenteda causataogni daresponsabilità lamentando un forte mal di schiena - che leil'avrebbe stessacondizionata definìproprio ina unfine tweet, «uno schifo quasi inspiegabile»campionato.<ref name="Nuoto 1500">{{cita web|url = http://www.repubblica.it/sport/vari/2014/12/07/news/paltrinieri_pellegrini_mondiali_di_nuoto-102353468/|sito = repubblica.it|titolo = "Nuoto, Mondiali in vasca corta: Paltrinieri oro nei 1500. Delude la Pellegrini nei 200 stile libero"|accesso = 6 luglio 2015}}</ref>.
=== Mondiali di Kazan 2015, il 6º podio nei 200 sl e lo storico argento nella 4x200===
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