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Viviani, deuxième la veille, a devancé cette fois le Colombien Fernando Gaviria et le Français Arnaud Démare.
L'Allemand Pascal Ackermann, vainqueur du premier sprint dimanche, a buté cette fois sur le vent de face, balayant la ligne d'arrivée, et a pris la quatrième place.
Le Slovène Primoz Roglic (Jumbo) a conservé sans encombre le maillot rose de leader après cette étape de 220 kilomètres que le peloton a parcouru groupé pour l'essentiel jusqu'au final marqué par plusieurs chutes.
Un seul coureur, le Japonais Sho Hatsuyama, a osé tenter une échappée en début d'étape, sans provoquer de réaction du peloton. Mais il a été rejoint 144 kilomètres plus loin.
Dans le final, le long du bord de mer, le peloton a été morcelé après plusieurs chutes. Le Britannique Tao Geoghegan Hart, parmi les perdants, a franchi la ligne avec du retard.
Viviani, 30 ans, a signé son sixième succès dans le Giro. Champion olympique de l'omnium à Rio en 2016, le Véronais cmpte 72 victoires sur route à son palmarès.
Mardi, la 4e étape, l'une des plus longues de l'épreuve, relie Orbetello à Frascati, au sud de Rome. Le parcours, qualifié d'ondulé, contourne la capitale de l'Italie par l'est se conclut par une montée en pente limitée (4-5 % en moyenne) sur les 2 derniers kilomètres.