rename constructors of Arrange to start with A instead of R
[coq-hetmet.git] / src / HaskFlattener.v
index b46f4d2..1bb35c6 100644 (file)
@@ -9,6 +9,7 @@ Generalizable All Variables.
 Require Import Preamble.
 Require Import General.
 Require Import NaturalDeduction.
+Require Import NaturalDeductionContext.
 Require Import Coq.Strings.String.
 Require Import Coq.Lists.List.
 
@@ -30,6 +31,8 @@ Require Import HaskStrongToProof.
 Require Import HaskProofToStrong.
 Require Import HaskWeakToStrong.
 
+Require Import HaskSkolemizer.
+
 Open Scope nd_scope.
 Set Printing Width 130.
 
@@ -43,49 +46,6 @@ Set Printing Width 130.
  *)
 Section HaskFlattener.
 
-  Definition arrange :
-    forall {T} (Σ:Tree ??T) (f:T -> bool),
-      Arrange Σ (dropT (mkFlags (liftBoolFunc false f) Σ),,( (dropT (mkFlags (liftBoolFunc false (bnot ○ f)) Σ)))).
-    intros.
-    induction Σ.
-      simpl.
-      destruct a.
-      simpl.
-      destruct (f t); simpl.
-      apply RuCanL.
-      apply RuCanR.
-      simpl.
-      apply RuCanL.
-      simpl in *.
-      eapply RComp; [ idtac | apply arrangeSwapMiddle ].
-      eapply RComp.
-      eapply RLeft.
-      apply IHΣ2.
-      eapply RRight.
-      apply IHΣ1.
-      Defined.
-
-  Definition arrange' :
-    forall {T} (Σ:Tree ??T) (f:T -> bool),
-      Arrange (dropT (mkFlags (liftBoolFunc false f) Σ),,( (dropT (mkFlags (liftBoolFunc false (bnot ○ f)) Σ)))) Σ.
-    intros.
-    induction Σ.
-      simpl.
-      destruct a.
-      simpl.
-      destruct (f t); simpl.
-      apply RCanL.
-      apply RCanR.
-      simpl.
-      apply RCanL.
-      simpl in *.
-      eapply RComp; [ apply arrangeSwapMiddle | idtac ].
-      eapply RComp.
-      eapply RLeft.
-      apply IHΣ2.
-      eapply RRight.
-      apply IHΣ1.
-      Defined.
 
   Ltac eqd_dec_refl' :=
     match goal with
@@ -94,85 +54,7 @@ Section HaskFlattener.
           [ clear eqd_dec1 | set (eqd_dec2 (refl_equal _)) as eqd_dec2'; inversion eqd_dec2' ]
   end.
 
-  Context (hetmet_flatten : WeakExprVar).
-  Context (hetmet_unflatten : WeakExprVar).
-  Context (hetmet_id      : WeakExprVar).
-  Context {unitTy : forall TV, RawHaskType TV ★                                          }.
-  Context {prodTy : forall TV, RawHaskType TV ★  -> RawHaskType TV ★ -> RawHaskType TV ★ }.
-  Context {gaTy   : forall TV, RawHaskType TV ECKind  -> RawHaskType TV ★ -> RawHaskType TV ★  -> RawHaskType TV ★ }.
-
-  Definition ga_mk_tree {Γ} (tr:Tree ??(HaskType Γ ★)) : HaskType Γ ★ :=
-    fun TV ite => reduceTree (unitTy TV) (prodTy TV) (mapOptionTree (fun x => x TV ite) tr).
-
-  Definition ga_mk {Γ}(ec:HaskType Γ ECKind )(ant suc:Tree ??(HaskType Γ ★)) : HaskType Γ ★ :=
-    fun TV ite => gaTy TV (ec TV ite) (ga_mk_tree ant TV ite) (ga_mk_tree suc TV ite).
-
-  Class garrow :=
-  { ga_id        : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec a a @@ l] ]
-  ; ga_cancelr   : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec (a,,[]) a @@ l] ]
-  ; ga_cancell   : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec ([],,a) a @@ l] ]
-  ; ga_uncancelr : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec a (a,,[]) @@ l] ]
-  ; ga_uncancell : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec a ([],,a) @@ l] ]
-  ; ga_assoc     : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec ((a,,b),,c) (a,,(b,,c)) @@ l] ]
-  ; ga_unassoc   : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec (a,,(b,,c)) ((a,,b),,c) @@ l] ]
-  ; ga_swap      : ∀ Γ Δ ec l a b  , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec (a,,b) (b,,a) @@ l] ]
-  ; ga_drop      : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec a [] @@ l] ]
-  ; ga_copy      : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec a (a,,a) @@ l] ]
-  ; ga_first     : ∀ Γ Δ ec l a b x, ND Rule [] [Γ > Δ >          [@ga_mk Γ ec a b @@ l] |- [@ga_mk Γ ec (a,,x) (b,,x) @@ l] ]
-  ; ga_second    : ∀ Γ Δ ec l a b x, ND Rule [] [Γ > Δ >          [@ga_mk Γ ec a b @@ l] |- [@ga_mk Γ ec (x,,a) (x,,b) @@ l] ]
-  ; ga_lit       : ∀ Γ Δ ec l lit  , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga_mk Γ ec [] [literalType lit] @@ l] ]
-  ; ga_curry     : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ > [@ga_mk Γ ec (a,,[b]) [c] @@ l] |- [@ga_mk Γ ec a [b ---> c] @@ l] ]
-  ; ga_comp      : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ > [@ga_mk Γ ec a b @@ l],,[@ga_mk Γ ec b c @@ l] |- [@ga_mk Γ ec a c @@ l] ] 
-  ; ga_apply     : ∀ Γ Δ ec l a a' b c, ND Rule []
-                                  [Γ > Δ > [@ga_mk Γ ec a [b ---> c] @@ l],,[@ga_mk Γ ec a' [b] @@ l] |- [@ga_mk Γ ec (a,,a') [c] @@ l] ]
-  ; ga_kappa     : ∀ Γ Δ ec l a b Σ, ND Rule
-  [Γ > Δ > Σ,,[@ga_mk Γ ec [] a @@ l] |- [@ga_mk Γ ec [] b @@ l] ]
-  [Γ > Δ > Σ          |- [@ga_mk Γ ec a  b @@ l] ]
-  }.
-  Context `(gar:garrow).
-
-  Notation "a ~~~~> b" := (@ga_mk _ _ a b) (at level 20).
-
-  (*
-   *  The story:
-   *    - code types <[t]>@c                                                become garrows  c () t 
-   *    - free variables of type t at a level lev deeper than the succedent become garrows  c () t
-   *    - free variables at the level of the succedent become 
-   *)
-  Fixpoint garrowfy_raw_codetypes {TV}{κ}(exp: RawHaskType TV κ) : RawHaskType TV κ :=
-    match exp with
-    | TVar    _  x          => TVar x
-    | TAll     _ y          => TAll   _  (fun v => garrowfy_raw_codetypes (y v))
-    | TApp   _ _ x y        => TApp      (garrowfy_raw_codetypes x) (garrowfy_raw_codetypes y)
-    | TCon       tc         => TCon      tc
-    | TCoerc _ t1 t2 t      => TCoerc    (garrowfy_raw_codetypes t1) (garrowfy_raw_codetypes t2)
-                                         (garrowfy_raw_codetypes t)
-    | TArrow                => TArrow
-    | TCode      v e        => gaTy TV v (unitTy TV) (garrowfy_raw_codetypes e)
-    | TyFunApp  tfc kl k lt => TyFunApp tfc kl k (garrowfy_raw_codetypes_list _ lt)
-    end
-    with garrowfy_raw_codetypes_list {TV}(lk:list Kind)(exp:@RawHaskTypeList TV lk) : @RawHaskTypeList TV lk :=
-    match exp in @RawHaskTypeList _ LK return @RawHaskTypeList TV LK with
-    | TyFunApp_nil               => TyFunApp_nil
-    | TyFunApp_cons  κ kl t rest => TyFunApp_cons _ _ (garrowfy_raw_codetypes t) (garrowfy_raw_codetypes_list _ rest)
-    end.
-  Definition garrowfy_code_types {Γ}{κ}(ht:HaskType Γ κ) : HaskType Γ κ :=
-    fun TV ite =>
-      garrowfy_raw_codetypes (ht TV ite).
-
-  Definition v2t {Γ}(ec:HaskTyVar Γ ECKind) := fun TV ite => TVar (ec TV ite).
-
-  Fixpoint garrowfy_leveled_code_types' {Γ}(ht:HaskType Γ ★)(lev:HaskLevel Γ) : HaskType Γ ★ :=
-    match lev with
-      | nil      => garrowfy_code_types ht
-      | ec::lev' => @ga_mk _ (v2t ec) [] [garrowfy_leveled_code_types' ht lev']
-    end.
-
-  Definition garrowfy_leveled_code_types {Γ}(ht:LeveledHaskType Γ ★) : LeveledHaskType Γ ★ :=
-    match ht with
-      htt @@ lev =>
-      garrowfy_leveled_code_types' htt lev @@ nil
-    end.
+  Definition v2t {Γ}(ec:HaskTyVar Γ ECKind) : HaskType Γ ECKind := fun TV ite => TVar (ec TV ite).
 
   Definition levelMatch {Γ}(lev:HaskLevel Γ) : LeveledHaskType Γ ★ -> bool :=
     fun t => match t with ttype@@tlev => if eqd_dec tlev lev then true else false end.
@@ -188,10 +70,10 @@ Section HaskFlattener.
   Definition mkTakeFlags {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : TreeFlags tt :=
     mkFlags (liftBoolFunc true (bnot ○ levelMatch lev)) tt.
 
-  Definition take_lev {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : Tree ??(HaskType Γ ★) :=
-    mapOptionTree (fun x => garrowfy_code_types (unlev x)) (dropT (mkTakeFlags lev tt)).
+  Definition take_lev {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : Tree ??(LeveledHaskType Γ ★) :=
+    dropT (mkTakeFlags lev tt).
 (*
-    mapOptionTree (fun x => garrowfy_code_types (unlev x))
+    mapOptionTree (fun x => flatten_type (unlev x))
     (maybeTree (takeT tt (mkFlags (
       fun t => match t with
                  | Some (ttype @@ tlev) => if eqd_dec tlev lev then true else false
@@ -229,7 +111,7 @@ Section HaskFlattener.
     auto.
     Qed.
 
-  Lemma take_lemma : forall Γ (lev:HaskLevel Γ) x, take_lev lev [x @@  lev] = [garrowfy_code_types x].
+  Lemma take_lemma : forall Γ (lev:HaskLevel Γ) x, take_lev lev [x @@  lev] = [x @@ lev].
     intros; simpl.
     Opaque eqd_dec.
     unfold take_lev.
@@ -240,6 +122,17 @@ Section HaskFlattener.
     auto.
     Qed.
 
+  Lemma take_lemma' : forall Γ (lev:HaskLevel Γ) x, take_lev lev (x @@@ lev) = x @@@ lev.
+    intros.
+    induction x.
+    destruct a; simpl; try reflexivity.
+    apply take_lemma.
+    simpl.
+    rewrite <- IHx1 at 2.
+    rewrite <- IHx2 at 2.
+    reflexivity.
+    Qed.
+
   Ltac drop_simplify :=
     match goal with
       | [ |- context[@drop_lev ?G ?L [ ?X @@ ?L ] ] ] =>
@@ -256,81 +149,146 @@ Section HaskFlattener.
     match goal with
       | [ |- context[@take_lev ?G ?L [ ?X @@ ?L ] ] ] =>
         rewrite (take_lemma G L X)
+      | [ |- context[@take_lev ?G ?L [ ?X @@@ ?L ] ] ] =>
+        rewrite (take_lemma' G L X)
       | [ |- context[@take_lev ?G ?N (?A,,?B)] ] =>
       change (@take_lev G N (A,,B)) with ((@take_lev G N A),,(@take_lev G N B))
       | [ |- context[@take_lev ?G ?N (T_Leaf None)] ] =>
       change (@take_lev G N (T_Leaf (@None (LeveledHaskType G ★)))) with (T_Leaf (@None (LeveledHaskType G ★)))
     end.
 
+
+  (*******************************************************************************)
+
+
+  Context (hetmet_flatten : WeakExprVar).
+  Context (hetmet_unflatten : WeakExprVar).
+  Context (hetmet_id      : WeakExprVar).
+  Context {unitTy : forall TV, RawHaskType TV ECKind  -> RawHaskType TV ★                                          }.
+  Context {prodTy : forall TV, RawHaskType TV ECKind  -> RawHaskType TV ★  -> RawHaskType TV ★ -> RawHaskType TV ★ }.
+  Context {gaTy   : forall TV, RawHaskType TV ECKind  -> RawHaskType TV ★ -> RawHaskType TV ★  -> RawHaskType TV ★ }.
+
+  Definition ga_mk_tree' {TV}(ec:RawHaskType TV ECKind)(tr:Tree ??(RawHaskType TV ★)) : RawHaskType TV ★ :=
+    reduceTree (unitTy TV ec) (prodTy TV ec) tr.
+
+  Definition ga_mk_tree {Γ}(ec:HaskType Γ ECKind)(tr:Tree ??(HaskType Γ ★)) : HaskType Γ ★ :=
+    fun TV ite => ga_mk_tree' (ec TV ite) (mapOptionTree (fun x => x TV ite) tr).
+
+  Definition ga_mk_raw {TV}(ec:RawHaskType TV ECKind)(ant suc:Tree ??(RawHaskType TV ★)) : RawHaskType TV ★ :=
+    gaTy TV ec
+    (ga_mk_tree' ec ant)
+    (ga_mk_tree' ec suc).
+
+  Definition ga_mk {Γ}(ec:HaskType Γ ECKind)(ant suc:Tree ??(HaskType Γ ★)) : HaskType Γ ★ :=
+    fun TV ite => gaTy TV (ec TV ite) (ga_mk_tree ec ant TV ite) (ga_mk_tree ec suc TV ite).
+
+  (*
+   *  The story:
+   *    - code types <[t]>@c                                                become garrows  c () t 
+   *    - free variables of type t at a level lev deeper than the succedent become garrows  c () t
+   *    - free variables at the level of the succedent become 
+   *)
+  Fixpoint flatten_rawtype {TV}{κ}(exp: RawHaskType TV κ) : RawHaskType TV κ :=
+    match exp with
+    | TVar    _  x          => TVar x
+    | TAll     _ y          => TAll   _  (fun v => flatten_rawtype (y v))
+    | TApp   _ _ x y        => TApp      (flatten_rawtype x) (flatten_rawtype y)
+    | TCon       tc         => TCon      tc
+    | TCoerc _ t1 t2 t      => TCoerc    (flatten_rawtype t1) (flatten_rawtype t2) (flatten_rawtype t)
+    | TArrow                => TArrow
+    | TCode     ec e        => let e' := flatten_rawtype e
+                               in  ga_mk_raw ec (unleaves_ (take_arg_types e')) [drop_arg_types e']
+    | TyFunApp  tfc kl k lt => TyFunApp tfc kl k (flatten_rawtype_list _ lt)
+    end
+    with flatten_rawtype_list {TV}(lk:list Kind)(exp:@RawHaskTypeList TV lk) : @RawHaskTypeList TV lk :=
+    match exp in @RawHaskTypeList _ LK return @RawHaskTypeList TV LK with
+    | TyFunApp_nil               => TyFunApp_nil
+    | TyFunApp_cons  κ kl t rest => TyFunApp_cons _ _ (flatten_rawtype t) (flatten_rawtype_list _ rest)
+    end.
+
+  Definition flatten_type {Γ}{κ}(ht:HaskType Γ κ) : HaskType Γ κ :=
+    fun TV ite => flatten_rawtype (ht TV ite).
+
+  Fixpoint levels_to_tcode {Γ}(ht:HaskType Γ ★)(lev:HaskLevel Γ) : HaskType Γ ★ :=
+    match lev with
+      | nil      => flatten_type ht
+      | ec::lev' => @ga_mk _ (v2t ec) [] [levels_to_tcode ht lev']
+    end.
+
+  Definition flatten_leveled_type {Γ}(ht:LeveledHaskType Γ ★) : LeveledHaskType Γ ★ :=
+    levels_to_tcode (unlev ht) (getlev ht) @@ nil.
+
   (* AXIOMS *)
 
-  Axiom literal_types_unchanged : forall Γ l, garrowfy_code_types (literalType l) = literalType(Γ:=Γ) l.
+  Axiom literal_types_unchanged : forall Γ l, flatten_type (literalType l) = literalType(Γ:=Γ) l.
 
   Axiom flatten_coercion : forall Γ Δ κ (σ τ:HaskType Γ κ) (γ:HaskCoercion Γ Δ (σ ∼∼∼ τ)),
-    HaskCoercion Γ Δ (garrowfy_code_types σ ∼∼∼ garrowfy_code_types τ).
+    HaskCoercion Γ Δ (flatten_type σ ∼∼∼ flatten_type τ).
 
-  Axiom garrowfy_commutes_with_substT :
+  Axiom flatten_commutes_with_substT :
     forall  κ Γ (Δ:CoercionEnv Γ) (σ:∀ TV, InstantiatedTypeEnv TV Γ → TV κ → RawHaskType TV ★) (τ:HaskType Γ κ),
-    garrowfy_code_types  (substT σ τ) = substT (fun TV ite v => garrowfy_raw_codetypes  (σ TV ite v))
-      (garrowfy_code_types  τ).
+    flatten_type  (substT σ τ) = substT (fun TV ite v => flatten_rawtype  (σ TV ite v))
+      (flatten_type  τ).
 
-  Axiom garrowfy_commutes_with_HaskTAll :
+  Axiom flatten_commutes_with_HaskTAll :
     forall  κ Γ (Δ:CoercionEnv Γ) (σ:∀ TV, InstantiatedTypeEnv TV Γ → TV κ → RawHaskType TV ★),
-    garrowfy_code_types  (HaskTAll κ σ) = HaskTAll κ (fun TV ite v => garrowfy_raw_codetypes (σ TV ite v)).
+    flatten_type  (HaskTAll κ σ) = HaskTAll κ (fun TV ite v => flatten_rawtype (σ TV ite v)).
 
-  Axiom garrowfy_commutes_with_HaskTApp :
+  Axiom flatten_commutes_with_HaskTApp :
     forall  κ Γ (Δ:CoercionEnv Γ) (σ:∀ TV, InstantiatedTypeEnv TV Γ → TV κ → RawHaskType TV ★),
-    garrowfy_code_types  (HaskTApp (weakF σ) (FreshHaskTyVar κ)) =
-    HaskTApp (weakF (fun TV ite v => garrowfy_raw_codetypes  (σ TV ite v))) (FreshHaskTyVar κ).
+    flatten_type  (HaskTApp (weakF σ) (FreshHaskTyVar κ)) =
+    HaskTApp (weakF (fun TV ite v => flatten_rawtype  (σ TV ite v))) (FreshHaskTyVar κ).
 
-  Axiom garrowfy_commutes_with_weakLT : forall (Γ:TypeEnv) κ  t,
-    garrowfy_leveled_code_types  (weakLT(Γ:=Γ)(κ:=κ) t) = weakLT(Γ:=Γ)(κ:=κ) (garrowfy_leveled_code_types  t).
+  Axiom flatten_commutes_with_weakLT : forall (Γ:TypeEnv) κ  t,
+    flatten_leveled_type  (weakLT(Γ:=Γ)(κ:=κ) t) = weakLT(Γ:=Γ)(κ:=κ) (flatten_leveled_type  t).
 
   Axiom globals_do_not_have_code_types : forall (Γ:TypeEnv) (g:Global Γ) v,
-    garrowfy_code_types (g v) = g v.
-
-  (* This tries to assign a single level to the entire succedent of a judgment.  If the succedent has types from different
-   * levels (should not happen) it just picks one; if the succedent has no non-None leaves (also should not happen) it
-   * picks nil *)
-  Definition getΓ (j:Judg) := match j with Γ > _ > _ |- _ => Γ end.
-  Definition getSuc (j:Judg) : Tree ??(LeveledHaskType (getΓ j) ★) :=
-    match j as J return Tree ??(LeveledHaskType (getΓ J) ★) with Γ > _ > _ |- s => s end.
-  Fixpoint getjlev {Γ}(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : HaskLevel Γ :=
-    match tt with
-      | T_Leaf None              => nil
-      | T_Leaf (Some (_ @@ lev)) => lev
-      | T_Branch b1 b2 =>
-        match getjlev b1 with
-          | nil => getjlev b2
-          | lev => lev
-        end
-    end.
-
-  Definition unlev' {Γ} (x:LeveledHaskType Γ ★) :=
-    garrowfy_code_types (unlev x).
+    flatten_type (g v) = g v.
 
   (* "n" is the maximum depth remaining AFTER flattening *)
   Definition flatten_judgment (j:Judg) :=
     match j as J return Judg with
-      Γ > Δ > ant |- suc =>
-        match getjlev suc with
-          | nil        => Γ > Δ > mapOptionTree garrowfy_leveled_code_types ant
-                               |- mapOptionTree garrowfy_leveled_code_types suc
-
-          | (ec::lev') => Γ > Δ > mapOptionTree garrowfy_leveled_code_types (drop_lev (ec::lev') ant)
-                               |- [ga_mk (v2t ec)
-                                         (take_lev (ec::lev') ant)
-                                         (mapOptionTree unlev' suc)  (* we know the level of all of suc *)
-                                         @@ nil]
-        end
+      | Γ > Δ > ant |- suc @ nil        => Γ > Δ > mapOptionTree flatten_leveled_type ant
+                                                |- mapOptionTree flatten_type suc @ nil
+      | Γ > Δ > ant |- suc @ (ec::lev') => Γ > Δ > mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev (ec::lev') ant)
+                                                |- [ga_mk (v2t ec)
+                                                  (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec::lev') ant))
+                                                  (mapOptionTree  flatten_type                               suc )
+                                                  ] @ nil
     end.
 
+  Class garrow :=
+  { ga_id        : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec a a ]@l ]
+  ; ga_cancelr   : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec (a,,[]) a ]@l ]
+  ; ga_cancell   : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec ([],,a) a ]@l ]
+  ; ga_uncancelr : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec a (a,,[]) ]@l ]
+  ; ga_uncancell : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec a ([],,a) ]@l ]
+  ; ga_assoc     : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec ((a,,b),,c) (a,,(b,,c)) ]@l ]
+  ; ga_unassoc   : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec (a,,(b,,c)) ((a,,b),,c) ]@l ]
+  ; ga_swap      : ∀ Γ Δ ec l a b  , ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec (a,,b) (b,,a) ]@l ]
+  ; ga_drop      : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec a [] ]@l ]
+  ; ga_copy      : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec a (a,,a) ]@l ]
+  ; ga_first     : ∀ Γ Δ ec l a b x, ND Rule [] [Γ > Δ >      [@ga_mk Γ ec a b @@l] |- [@ga_mk Γ ec (a,,x) (b,,x) ]@l ]
+  ; ga_second    : ∀ Γ Δ ec l a b x, ND Rule [] [Γ > Δ >      [@ga_mk Γ ec a b @@l] |- [@ga_mk Γ ec (x,,a) (x,,b) ]@l ]
+  ; ga_lit       : ∀ Γ Δ ec l lit  , ND Rule [] [Γ > Δ >                          [] |- [@ga_mk Γ ec [] [literalType lit] ]@l ]
+  ; ga_curry     : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ > [@ga_mk Γ ec (a,,[b]) [c] @@ l] |- [@ga_mk Γ ec a [b ---> c] ]@ l ]
+  ; ga_comp      : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ > [@ga_mk Γ ec a b @@ l],,[@ga_mk Γ ec b c @@ l] |- [@ga_mk Γ ec a c ]@l ] 
+  ; ga_apply     : ∀ Γ Δ ec l a a' b c,
+                 ND Rule [] [Γ > Δ > [@ga_mk Γ ec a [b ---> c] @@ l],,[@ga_mk Γ ec a' [b] @@ l] |- [@ga_mk Γ ec (a,,a') [c] ]@l ]
+  ; ga_kappa     : ∀ Γ Δ ec l a b Σ, ND Rule
+  [Γ > Δ > Σ,,[@ga_mk Γ ec [] a @@ l] |- [@ga_mk Γ ec [] b ]@l ]
+  [Γ > Δ > Σ          |- [@ga_mk Γ ec a  b ]@l ]
+  }.
+  Context `(gar:garrow).
+
+  Notation "a ~~~~> b" := (@ga_mk _ _ a b) (at level 20).
+
   Definition boost : forall Γ Δ ant x y {lev},
-    ND Rule []                          [ Γ > Δ > [x@@lev] |- [y@@lev] ] ->
-    ND Rule [ Γ > Δ > ant |- [x@@lev] ] [ Γ > Δ > ant      |- [y@@lev] ].
+    ND Rule []                         [ Γ > Δ > [x@@lev] |- [y]@lev ] ->
+    ND Rule [ Γ > Δ > ant |- [x]@lev ] [ Γ > Δ > ant      |- [y]@lev ].
     intros.
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply RCanL ].
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply (@RLet Γ Δ [] ant y x lev) ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ACanR ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply RLet ].
     eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
     apply nd_prod.
     apply nd_id.
@@ -338,116 +296,117 @@ Section HaskFlattener.
       apply X.
       eapply nd_rule.
       eapply RArrange.
-      apply RuCanL.
-      Defined.
-
-  Definition postcompose' : ∀ Γ Δ ec lev a b c Σ,
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ                        |- [@ga_mk Γ ec a b @@ lev] ] ->
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ,,[@ga_mk Γ ec b c @@ lev] |- [@ga_mk Γ ec a c @@ lev] ].
-     intros.
-     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply RExch ].
-     eapply nd_comp; [ idtac
-       | eapply nd_rule; apply (@RLet Γ Δ [@ga_mk _ ec b c @@lev] Σ (@ga_mk _ ec a c) (@ga_mk _ ec a b) lev) ].
-     eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
-     apply nd_prod.
-     apply X.
-     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply RExch ].
-     apply ga_comp.
-     Defined.
+      apply AuCanR.
+    Defined.
 
   Definition precompose Γ Δ ec : forall a x y z lev,
     ND Rule
-      [ Γ > Δ > a                           |- [@ga_mk _ ec y z @@ lev] ]
-      [ Γ > Δ > a,,[@ga_mk _ ec x y @@ lev] |- [@ga_mk _ ec x z @@ lev] ].
+      [ Γ > Δ > a                           |- [@ga_mk _ ec y z ]@lev ]
+      [ Γ > Δ > a,,[@ga_mk _ ec x y @@ lev] |- [@ga_mk _ ec x z ]@lev ].
     intros.
-    eapply nd_comp.
-    apply nd_rlecnac.
-    eapply nd_comp.
-    eapply nd_prod.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
+    apply nd_prod.
     apply nd_id.
-    eapply ga_comp.
-
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply RExch ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AExch ].
+    apply ga_comp.
+    Defined.
 
-    apply nd_rule.
-    apply RLet.
+  Definition precompose' Γ Δ ec : forall a b x y z lev,
+    ND Rule
+      [ Γ > Δ > a,,b                             |- [@ga_mk _ ec y z ]@lev ]
+      [ Γ > Δ > a,,([@ga_mk _ ec x y @@ lev],,b) |- [@ga_mk _ ec x z ]@lev ].
+    intros.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ALeft; eapply AExch ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AuAssoc ].
+    apply precompose.
     Defined.
 
-  Definition precompose' : ∀ Γ Δ ec lev a b c Σ,
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ                           |- [@ga_mk Γ ec b c @@ lev] ] ->
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ,,[@ga_mk Γ ec a b @@ lev] |- [@ga_mk Γ ec a c @@ lev] ].
-     intros.
-     eapply nd_comp.
-     apply X.
-     apply precompose.
-     Defined.
+  Definition postcompose_ Γ Δ ec : forall a x y z lev,
+    ND Rule
+      [ Γ > Δ > a                           |- [@ga_mk _ ec x y ]@lev ]
+      [ Γ > Δ > a,,[@ga_mk _ ec y z @@ lev] |- [@ga_mk _ ec x z ]@lev ].
+    intros.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
+    apply nd_prod.
+    apply nd_id.
+    apply ga_comp.
+    Defined.
 
-  Definition postcompose : ∀ Γ Δ ec lev a b c,
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > []                    |- [@ga_mk Γ ec a b @@ lev] ] ->
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > [@ga_mk Γ ec b c @@ lev] |- [@ga_mk Γ ec a c @@ lev] ].
-     intros.
-     eapply nd_comp.
-     apply postcompose'.
-     apply X.
-     apply nd_rule.
-     apply RArrange.
-     apply RCanL.
-     Defined.
+  Definition postcompose  Γ Δ ec : forall x y z lev,
+    ND Rule [] [ Γ > Δ > []                       |- [@ga_mk _ ec x y ]@lev ] ->
+    ND Rule [] [ Γ > Δ > [@ga_mk _ ec y z @@ lev] |- [@ga_mk _ ec x z ]@lev ].
+    intros.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ACanL ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply postcompose_ ].
+    apply X.
+    Defined.
 
-  Definition firstify : ∀ Γ Δ ec lev a b c Σ,
-    ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ                     |- [@ga_mk Γ ec a b @@ lev] ] ->
-    ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec (a,,c) (b,,c) @@ lev] ].
+  Definition first_nd : ∀ Γ Δ ec lev a b c Σ,
+    ND Rule [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec a b ]@lev ]
+            [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec (a,,c) (b,,c) ]@lev ].
     intros.
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply RCanL ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ACanR ].
     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply RLet ].
-    eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
     apply nd_prod.
-    apply X.
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply RuCanL ].
+    apply nd_id.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AuCanR ].
     apply ga_first.
     Defined.
 
-  Definition secondify : ∀ Γ Δ ec lev a b c Σ,
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec a b @@ lev] ] ->
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec (c,,a) (c,,b) @@ lev] ].
+  Definition firstify : ∀ Γ Δ ec lev a b c Σ,
+    ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec a b ]@lev ] ->
+    ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec (a,,c) (b,,c) ]@lev ].
+    intros.
+    eapply nd_comp.
+    apply X.
+    apply first_nd.
+    Defined.
+
+  Definition second_nd : ∀ Γ Δ ec lev a b c Σ,
+     ND Rule
+     [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec a b ]@lev ]
+     [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec (c,,a) (c,,b) ]@lev ].
     intros.
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply RCanL ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ACanR ].
     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply RLet ].
-    eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
     apply nd_prod.
-    apply X.
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply RuCanL ].
+    apply nd_id.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AuCanR ].
     apply ga_second.
     Defined.
 
-  Lemma ga_unkappa     : ∀ Γ Δ ec l a b Σ,
-    ND Rule
-    [Γ > Δ > Σ |- [@ga_mk Γ ec a  b @@ l] ] 
-    [Γ > Δ > Σ,,[@ga_mk Γ ec [] a @@ l] |- [@ga_mk Γ ec [] b @@ l] ].
+  Definition secondify : ∀ Γ Δ ec lev a b c Σ,
+     ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec a b ]@lev ] ->
+     ND Rule [] [ Γ > Δ > Σ                    |- [@ga_mk Γ ec (c,,a) (c,,b) ]@lev ].
     intros.
-    set (ga_comp Γ Δ ec l [] a b) as q.
-
-    set (@RLet Γ Δ) as q'.
-    set (@RLet Γ Δ [@ga_mk _ ec [] a @@ l] Σ (@ga_mk _ ec [] b) (@ga_mk _ ec a b) l) as q''.
     eapply nd_comp.
-    Focus 2.
-    eapply nd_rule.
-    eapply RArrange.
-    apply RExch.
+    apply X.
+    apply second_nd.
+    Defined.
 
-    eapply nd_comp.
-    Focus 2.
-    eapply nd_rule.
-    apply q''.
+   Lemma ga_unkappa     : ∀ Γ Δ ec l a b Σ x,
+     ND Rule
+     [Γ > Δ > Σ                          |- [@ga_mk Γ ec (a,,x)  b ]@l ] 
+     [Γ > Δ > Σ,,[@ga_mk Γ ec [] a @@ l] |- [@ga_mk Γ ec x       b ]@l ].
+     intros.
+     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AExch ].
+     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
+     eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+     apply nd_prod.
+     apply ga_first.
 
-    idtac.
-    clear q'' q'.
-    eapply nd_comp.
-    apply nd_rlecnac.
-    apply nd_prod.
-    apply nd_id.
-    apply q.
-    Defined.
+     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
+     eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+     apply nd_prod.
+     apply postcompose.
+     apply ga_uncancell.
+     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AExch ].
+     apply precompose.
+     Defined.
 
   (* useful for cutting down on the pretty-printed noise
   
@@ -455,147 +414,158 @@ Section HaskFlattener.
   Notation "`` x" := (mapOptionTree unlev x) (at level 20).
   Notation "``` x" := (drop_lev _ x) (at level 20).
   *)
-  Definition garrowfy_arrangement' :
+  Definition flatten_arrangement' :
     forall Γ (Δ:CoercionEnv Γ)
       (ec:HaskTyVar Γ ECKind) (lev:HaskLevel Γ) (ant1 ant2:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) (r:Arrange ant1 ant2),
-      ND Rule [] [Γ > Δ > [] |- [@ga_mk _ (v2t ec) (take_lev (ec :: lev) ant2) (take_lev (ec :: lev) ant1) @@ nil] ].
+      ND Rule [] [Γ > Δ > [] |- [@ga_mk _ (v2t ec) (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) ant2))
+        (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) ant1)) ]@nil ].
 
       intros Γ Δ ec lev.
-      refine (fix garrowfy ant1 ant2 (r:Arrange ant1 ant2):
-           ND Rule [] [Γ > Δ > [] |- [@ga_mk _ (v2t ec) (take_lev (ec :: lev) ant2) (take_lev (ec :: lev) ant1) @@ nil]] :=
+      refine (fix flatten ant1 ant2 (r:Arrange ant1 ant2):
+           ND Rule [] [Γ > Δ > [] |- [@ga_mk _ (v2t ec)
+             (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) ant2))
+             (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) ant1)) ]@nil] :=
         match r as R in Arrange A B return
-          ND Rule [] [Γ > Δ > [] |- [@ga_mk _ (v2t ec) (take_lev (ec :: lev) B) (take_lev (ec :: lev) A) @@ nil]]
+          ND Rule [] [Γ > Δ > [] |- [@ga_mk _ (v2t ec)
+            (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) B))
+            (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) A)) ]@nil]
           with
-          | RCanL  a             => let case_RCanL := tt  in ga_uncancell _ _ _ _ _
-          | RCanR  a             => let case_RCanR := tt  in ga_uncancelr _ _ _ _ _
-          | RuCanL a             => let case_RuCanL := tt in ga_cancell _ _ _ _ _
-          | RuCanR a             => let case_RuCanR := tt in ga_cancelr _ _ _ _ _
-          | RAssoc a b c         => let case_RAssoc := tt in ga_assoc _ _ _ _ _ _ _
-          | RCossa a b c         => let case_RCossa := tt in ga_unassoc _ _ _ _ _ _ _
-          | RExch  a b           => let case_RExch := tt  in ga_swap  _ _ _ _ _ _
-          | RWeak  a             => let case_RWeak := tt  in ga_drop _ _ _ _ _ 
-          | RCont  a             => let case_RCont := tt  in ga_copy  _ _ _ _ _ 
-          | RLeft  a b c r'      => let case_RLeft := tt  in garrowfy _ _ r' ;; boost _ _ _ _ _ (ga_second _ _ _ _ _ _ _)
-          | RRight a b c r'      => let case_RRight := tt in garrowfy _ _ r' ;; boost _ _ _ _ _ (ga_first  _ _ _ _ _ _ _)
-          | RComp  c b a r1 r2   => let case_RComp := tt  in (fun r1' r2' => _) (garrowfy _ _ r1) (garrowfy _ _ r2)
-        end); clear garrowfy; repeat take_simplify; repeat drop_simplify; intros.
-
-        destruct case_RComp.
-          set (take_lev (ec :: lev) a) as a' in *.
-          set (take_lev (ec :: lev) b) as b' in *.
-          set (take_lev (ec :: lev) c) as c' in *.
-          eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply RCanL ].
+          | AId  a               => let case_AId := tt    in ga_id _ _ _ _ _
+          | ACanL  a             => let case_ACanL := tt  in ga_uncancell _ _ _ _ _
+          | ACanR  a             => let case_ACanR := tt  in ga_uncancelr _ _ _ _ _
+          | AuCanL a             => let case_AuCanL := tt in ga_cancell _ _ _ _ _
+          | AuCanR a             => let case_AuCanR := tt in ga_cancelr _ _ _ _ _
+          | AAssoc a b c         => let case_AAssoc := tt in ga_assoc _ _ _ _ _ _ _
+          | AuAssoc a b c         => let case_AuAssoc := tt in ga_unassoc _ _ _ _ _ _ _
+          | AExch  a b           => let case_AExch := tt  in ga_swap  _ _ _ _ _ _
+          | AWeak  a             => let case_AWeak := tt  in ga_drop _ _ _ _ _ 
+          | ACont  a             => let case_ACont := tt  in ga_copy  _ _ _ _ _ 
+          | ALeft  a b c r'      => let case_ALeft := tt  in flatten _ _ r' ;; boost _ _ _ _ _ (ga_second _ _ _ _ _ _ _)
+          | ARight a b c r'      => let case_ARight := tt in flatten _ _ r' ;; boost _ _ _ _ _ (ga_first  _ _ _ _ _ _ _)
+          | AComp  c b a r1 r2   => let case_AComp := tt  in (fun r1' r2' => _) (flatten _ _ r1) (flatten _ _ r2)
+        end); clear flatten; repeat take_simplify; repeat drop_simplify; intros.
+
+        destruct case_AComp.
+          set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) a)) as a' in *.
+          set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) b)) as b' in *.
+          set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) c)) as c' in *.
+          eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply ACanL ].
           eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply
-             (@RLet Γ Δ [] [] (@ga_mk _ (v2t ec) a' c') (@ga_mk _ (v2t ec) a' b')) ].
+             (@RLet Γ Δ [] [] (@ga_mk _ (v2t ec) a' b') (@ga_mk _ (v2t ec) a' c')) ].
           eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
           apply nd_prod.
           apply r2'.
-          eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply RuCanL ].
-          eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply RCanR ].
-          eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule;  apply 
-            (@RLet Γ Δ [@ga_mk _ (v2t ec) a' b' @@ _] [] (@ga_mk _ (v2t ec) a' c') (@ga_mk _ (v2t ec) b' c'))].
+          eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply AuCanR ].
+          eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply ACanL ].
+          eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule;  apply RLet ].
           eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
           eapply nd_prod.
           apply r1'.
+          eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AExch ].
           apply ga_comp.
           Defined.
 
-  Definition garrowfy_arrangement :
+  Definition flatten_arrangement :
     forall Γ (Δ:CoercionEnv Γ) n
       (ec:HaskTyVar Γ ECKind) (lev:HaskLevel Γ) (ant1 ant2:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) (r:Arrange ant1 ant2) succ,
       ND Rule
-      [Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) (drop_lev n ant1)
-        |- [@ga_mk _ (v2t ec) (take_lev (ec :: lev) ant1) (mapOptionTree (unlev' ) succ) @@ nil]]
-      [Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) (drop_lev n ant2)
-        |- [@ga_mk _ (v2t ec) (take_lev (ec :: lev) ant2) (mapOptionTree (unlev' ) succ) @@ nil]].
+      [Γ > Δ > mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev n ant1)
+        |- [@ga_mk _ (v2t ec)
+          (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) ant1))
+          (mapOptionTree (flatten_type ) succ) ]@nil]
+      [Γ > Δ > mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev n ant2)
+        |- [@ga_mk _ (v2t ec)
+          (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) ant2))
+          (mapOptionTree (flatten_type ) succ) ]@nil].
       intros.
-      refine ( _ ;; (boost _ _ _ _ _ (postcompose _ _ _ _ _ _ _ (garrowfy_arrangement' Γ Δ ec lev ant1 ant2 r)))).
+      refine ( _ ;; (boost _ _ _ _ _ (postcompose _ _ _ _ _ _ _ (flatten_arrangement' Γ Δ ec lev ant1 ant2 r)))).
       apply nd_rule.
       apply RArrange.
-      refine ((fix garrowfy ant1 ant2 (r:Arrange ant1 ant2) :=
+      refine ((fix flatten ant1 ant2 (r:Arrange ant1 ant2) :=
         match r as R in Arrange A B return
-          Arrange (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) (drop_lev _ A))
-          (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) (drop_lev _ B)) with
-          | RCanL  a             => let case_RCanL := tt  in RCanL _
-          | RCanR  a             => let case_RCanR := tt  in RCanR _
-          | RuCanL a             => let case_RuCanL := tt in RuCanL _
-          | RuCanR a             => let case_RuCanR := tt in RuCanR _
-          | RAssoc a b c         => let case_RAssoc := tt in RAssoc _ _ _
-          | RCossa a b c         => let case_RCossa := tt in RCossa _ _ _
-          | RExch  a b           => let case_RExch := tt  in RExch _ _
-          | RWeak  a             => let case_RWeak := tt  in RWeak _
-          | RCont  a             => let case_RCont := tt  in RCont _
-          | RLeft  a b c r'      => let case_RLeft := tt  in RLeft  _ (garrowfy _ _ r')
-          | RRight a b c r'      => let case_RRight := tt in RRight _ (garrowfy _ _ r')
-          | RComp  a b c r1 r2   => let case_RComp := tt  in RComp    (garrowfy _ _ r1) (garrowfy _ _ r2)
-        end) ant1 ant2 r); clear garrowfy; repeat take_simplify; repeat drop_simplify; intros.
+          Arrange (mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev _ A))
+          (mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev _ B)) with
+          | AId  a               => let case_AId := tt  in AId _
+          | ACanL  a             => let case_ACanL := tt  in ACanL _
+          | ACanR  a             => let case_ACanR := tt  in ACanR _
+          | AuCanL a             => let case_AuCanL := tt in AuCanL _
+          | AuCanR a             => let case_AuCanR := tt in AuCanR _
+          | AAssoc a b c         => let case_AAssoc := tt in AAssoc _ _ _
+          | AuAssoc a b c         => let case_AuAssoc := tt in AuAssoc _ _ _
+          | AExch  a b           => let case_AExch := tt  in AExch _ _
+          | AWeak  a             => let case_AWeak := tt  in AWeak _
+          | ACont  a             => let case_ACont := tt  in ACont _
+          | ALeft  a b c r'      => let case_ALeft := tt  in ALeft  _ (flatten _ _ r')
+          | ARight a b c r'      => let case_ARight := tt in ARight _ (flatten _ _ r')
+          | AComp  a b c r1 r2   => let case_AComp := tt  in AComp    (flatten _ _ r1) (flatten _ _ r2)
+        end) ant1 ant2 r); clear flatten; repeat take_simplify; repeat drop_simplify; intros.
         Defined.
 
-  Definition flatten_arrangement :
-    forall  Γ Δ ant1 ant2 succ (r:Arrange ant1 ant2),
-      ND Rule (mapOptionTree (flatten_judgment ) [Γ > Δ > ant1 |- succ])
-      (mapOptionTree (flatten_judgment ) [Γ > Δ > ant2 |- succ]).
+  Definition flatten_arrangement'' :
+    forall  Γ Δ ant1 ant2 succ l (r:Arrange ant1 ant2),
+      ND Rule (mapOptionTree (flatten_judgment ) [Γ > Δ > ant1 |- succ @ l])
+      (mapOptionTree (flatten_judgment ) [Γ > Δ > ant2 |- succ @ l]).
     intros.
     simpl.
-    set (getjlev succ) as succ_lev.
-    assert (succ_lev=getjlev succ).
-      reflexivity.
-
-    destruct succ_lev.
+    destruct l.
       apply nd_rule.
       apply RArrange.
       induction r; simpl.
-        apply RCanL.
-        apply RCanR.
-        apply RuCanL.
-        apply RuCanR.
-        apply RAssoc.
-        apply RCossa.
-        apply RExch.
-        apply RWeak.
-        apply RCont.
-        apply RLeft; auto.
-        apply RRight; auto.
-        eapply RComp; [ apply IHr1 | apply IHr2 ].
-
-      apply garrowfy_arrangement.
+        apply AId.
+        apply ACanL.
+        apply ACanR.
+        apply AuCanL.
+        apply AuCanR.
+        apply AAssoc.
+        apply AuAssoc.
+        apply AExch.    (* TO DO: check for all-leaf trees here *)
+        apply AWeak.
+        apply ACont.
+        apply ALeft; auto.
+        apply ARight; auto.
+        eapply AComp; [ apply IHr1 | apply IHr2 ].
+
+      apply flatten_arrangement.
         apply r.
         Defined.
 
   Definition ga_join Γ Δ Σ₁ Σ₂ a b ec :
-    ND Rule [] [Γ > Δ > Σ₁     |- [@ga_mk _ ec [] a      @@ nil]] ->
-    ND Rule [] [Γ > Δ > Σ₂     |- [@ga_mk _ ec [] b      @@ nil]] ->
-    ND Rule [] [Γ > Δ > Σ₁,,Σ₂ |- [@ga_mk _ ec [] (a,,b) @@ nil]].
+    ND Rule [] [Γ > Δ > Σ₁     |- [@ga_mk _ ec [] a      ]@nil] ->
+    ND Rule [] [Γ > Δ > Σ₂     |- [@ga_mk _ ec [] b      ]@nil] ->
+    ND Rule [] [Γ > Δ > Σ₁,,Σ₂ |- [@ga_mk _ ec [] (a,,b) ]@nil].
     intro pfa.
     intro pfb.
     apply secondify with (c:=a)  in pfb.
-    eapply nd_comp.
-    Focus 2.
+    apply firstify  with (c:=[])  in pfa.
     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
     eapply nd_comp; [ eapply nd_llecnac | idtac ].
-    eapply nd_prod.
-    apply pfb.
-    clear pfb.
-    apply postcompose'.
-    eapply nd_comp.
+    apply nd_prod.
     apply pfa.
     clear pfa.
-    apply boost.
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply RCanL ].
-    apply precompose'.
+
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+    apply nd_prod.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ACanL ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply postcompose_ ].
     apply ga_uncancelr.
-    apply nd_id.
+
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AExch ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply precompose ].
+    apply pfb.
     Defined.
 
   Definition arrange_brak : forall Γ Δ ec succ t,
    ND Rule
-     [Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) (drop_lev (ec :: nil) succ),,
-      [(@ga_mk _ (v2t ec) [] (take_lev (ec :: nil) succ)) @@  nil] |- [(@ga_mk _ (v2t ec) [] [garrowfy_code_types  t]) @@  nil]]
-     [Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) succ |- [(@ga_mk _ (v2t ec) [] [garrowfy_code_types  t]) @@  nil]].
+     [Γ > Δ > 
+      [(@ga_mk _ (v2t ec) [] (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: nil) succ))) @@  nil],,
+      mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev (ec :: nil) succ) |- [t]@nil]
+     [Γ > Δ > mapOptionTree (flatten_leveled_type ) succ |- [t]@nil].
+
     intros.
     unfold drop_lev.
-    set (@arrange' _ succ (levelMatch (ec::nil))) as q.
-    set (arrangeMap _ _ garrowfy_leveled_code_types q) as y.
+    set (@arrangeUnPartition _ succ (levelMatch (ec::nil))) as q.
+    set (arrangeMap _ _ flatten_leveled_type q) as y.
     eapply nd_comp.
     Focus 2.
     eapply nd_rule.
@@ -603,6 +573,7 @@ Section HaskFlattener.
     apply y.
     idtac.
     clear y q.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AExch ].
     simpl.
     eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
@@ -626,6 +597,12 @@ Section HaskFlattener.
     inversion e; subst.
     simpl.
     apply nd_rule.
+    unfold flatten_leveled_type.
+    simpl.
+    unfold flatten_type.
+    simpl.
+    unfold ga_mk.
+    simpl.
     apply RVar.
     simpl.
     apply ga_id.
@@ -639,22 +616,62 @@ Section HaskFlattener.
 
   Definition arrange_esc : forall Γ Δ ec succ t,
    ND Rule
-     [Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) succ |- [(@ga_mk _ (v2t ec) [] [garrowfy_code_types  t]) @@  nil]]
-     [Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) (drop_lev (ec :: nil) succ),,
-      [(@ga_mk _ (v2t ec) [] (take_lev (ec :: nil) succ)) @@  nil] |- [(@ga_mk _ (v2t ec) [] [garrowfy_code_types  t]) @@  nil]].
+     [Γ > Δ > mapOptionTree (flatten_leveled_type ) succ |- [t]@nil]
+     [Γ > Δ > 
+      [(@ga_mk _ (v2t ec) [] (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: nil) succ))) @@  nil],,
+      mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev (ec :: nil) succ)  |- [t]@nil].
     intros.
-    unfold drop_lev.
-    set (@arrange _ succ (levelMatch (ec::nil))) as q.
-    set (arrangeMap _ _ garrowfy_leveled_code_types q) as y.
+    set (@arrangePartition _ succ (levelMatch (ec::nil))) as q.
+    set (@drop_lev Γ (ec::nil) succ) as q'.
+    assert (@drop_lev Γ (ec::nil) succ=q') as H.
+      reflexivity.
+    unfold drop_lev in H.
+    unfold mkDropFlags in H.
+    rewrite H in q.
+    clear H.
+    set (arrangeMap _ _ flatten_leveled_type q) as y.
     eapply nd_comp.
     eapply nd_rule.
     eapply RArrange.
     apply y.
-    idtac.
     clear y q.
 
+    set (mapOptionTree flatten_leveled_type (dropT (mkFlags (liftBoolFunc false (bnot ○ levelMatch (ec :: nil))) succ))) as q.
+    destruct (decide_tree_empty q); [ idtac | apply (Prelude_error "escapifying open code not yet supported") ].
+    destruct s.
+
+    simpl.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply AExch ].
+    set (fun z z' => @RLet Γ Δ z (mapOptionTree flatten_leveled_type q') t z' nil) as q''.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply RLet ].
+    clear q''.
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
+    apply nd_prod.
+    apply nd_rule.
+    apply RArrange.
+    eapply AComp; [ idtac | apply ACanR ].
+    apply ALeft.
+    apply (@arrangeCancelEmptyTree _ _ _ _ e).
+   
+    eapply nd_comp.
+      eapply nd_rule.
+      eapply (@RVar Γ Δ t nil).
+    apply nd_rule.
+      apply RArrange.
+      eapply AComp.
+      apply AuCanR.
+      apply ALeft.
+      apply AWeak.
+(*
+    eapply decide_tree_empty.
+
+    simpl.
+    set (dropT (mkFlags (liftBoolFunc false (bnot ○ levelMatch (ec :: nil))) succ)) as escapified.
+    destruct (decide_tree_empty escapified).
+
     induction succ.
     destruct a.
+      unfold drop_lev.
       destruct l.
       simpl.
       unfold mkDropFlags; simpl.
@@ -663,68 +680,130 @@ Section HaskFlattener.
       simpl.
       destruct (General.list_eq_dec h0 (ec :: nil)).
         simpl.
-        unfold garrowfy_leveled_code_types'.
         rewrite e.
         apply nd_id.
         simpl.
         apply nd_rule.
         apply RArrange.
-        apply RLeft.
-        apply RWeak.
+        apply ALeft.
+        apply AWeak.
       simpl.
         apply nd_rule.
         unfold take_lev.
         simpl.
         apply RArrange.
-        apply RLeft.
-        apply RWeak.
+        apply ALeft.
+        apply AWeak.
       apply (Prelude_error "escapifying code with multi-leaf antecedents is not supported").
+*)
       Defined.
 
-  Lemma mapOptionTree_distributes
-    : forall T R (a b:Tree ??T) (f:T->R),
-      mapOptionTree f (a,,b) = (mapOptionTree f a),,(mapOptionTree f b).
+  Lemma unlev_relev : forall {Γ}(t:Tree ??(HaskType Γ ★)) lev, mapOptionTree unlev (t @@@ lev) = t.
+    intros.
+    induction t.
+    destruct a; reflexivity.
+    rewrite <- IHt1 at 2.
+    rewrite <- IHt2 at 2.
     reflexivity.
     Qed.
 
-  Definition decide_tree_empty : forall {T:Type}(t:Tree ??T),
-    sum { q:Tree unit & t = mapTree (fun _ => None) q } unit.
-    intro T.
-    refine (fix foo t :=
-      match t with
-        | T_Leaf x => _
-        | T_Branch b1 b2 => let b1' := foo b1 in let b2' := foo b2 in _
-      end).
+  Lemma tree_of_nothing : forall Γ ec t,
+    Arrange (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev(Γ:=Γ) (ec :: nil) (t @@@ (ec :: nil)))) [].
     intros.
-    destruct x.
-    right; apply tt.
-    left.
-      exists (T_Leaf tt).
-      auto.
-    destruct b1'.
-    destruct b2'.
-    destruct s.
-    destruct s0.
-    subst.
-    left.
-    exists (x,,x0).
-    reflexivity.
-    right; auto.
-    right; auto.
+    induction t; try destruct o; try destruct a.
+    simpl.
+    drop_simplify.
+    simpl.
+    apply AId.
+    simpl.
+    apply AId.
+    eapply AComp; [ idtac | apply ACanL ].
+    eapply AComp; [ idtac | eapply ALeft; apply IHt2 ].
+    Opaque drop_lev.
+    simpl.
+    Transparent drop_lev.
+    idtac.
+    drop_simplify.
+    apply ARight.
+    apply IHt1.
+    Defined.
+
+  Lemma tree_of_nothing' : forall Γ ec t,
+    Arrange [] (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev(Γ:=Γ) (ec :: nil) (t @@@ (ec :: nil)))).
+    intros.
+    induction t; try destruct o; try destruct a.
+    simpl.
+    drop_simplify.
+    simpl.
+    apply AId.
+    simpl.
+    apply AId.
+    eapply AComp; [ apply AuCanL | idtac ].
+    eapply AComp; [ eapply ARight; apply IHt1 | idtac ].
+    Opaque drop_lev.
+    simpl.
+    Transparent drop_lev.
+    idtac.
+    drop_simplify.
+    apply ALeft.
+    apply IHt2.
     Defined.
 
+  Lemma krunk : forall Γ (ec:HaskTyVar Γ ECKind) t,
+    flatten_type (<[ ec |- t ]>)
+    = @ga_mk Γ (v2t ec)
+    (mapOptionTree flatten_type (take_arg_types_as_tree t))
+    [ flatten_type (drop_arg_types_as_tree   t)].
+    intros.
+    unfold flatten_type at 1.
+    simpl.
+    unfold ga_mk.
+    apply phoas_extensionality.
+    intros.
+    unfold v2t.
+    unfold ga_mk_raw.
+    unfold ga_mk_tree.
+    rewrite <- mapOptionTree_compose.
+    unfold take_arg_types_as_tree.
+    simpl.
+    replace (flatten_type (drop_arg_types_as_tree t) tv ite)
+      with (drop_arg_types (flatten_rawtype (t tv ite))).
+    replace (unleaves_ (take_arg_types (flatten_rawtype (t tv ite))))
+      with ((mapOptionTree (fun x : HaskType Γ ★ => flatten_type x tv ite)
+           (unleaves_
+              (take_trustme (count_arg_types (t (fun _ : Kind => unit) (ite_unit Γ)))
+                 (fun TV : Kind → Type => take_arg_types ○ t TV))))).
+    reflexivity.
+    unfold flatten_type.
+    clear hetmet_flatten.
+    clear hetmet_unflatten.
+    clear hetmet_id.
+    clear gar.
+    set (t tv ite) as x.
+    admit.
+    admit.
+    Qed.
+
   Definition flatten_proof :
     forall  {h}{c},
-      ND Rule h c ->
-      ND Rule (mapOptionTree (flatten_judgment ) h) (mapOptionTree (flatten_judgment ) c).
+      ND SRule h c ->
+      ND  Rule (mapOptionTree (flatten_judgment ) h) (mapOptionTree (flatten_judgment ) c).
     intros.
     eapply nd_map'; [ idtac | apply X ].
     clear h c X.
     intros.
     simpl in *.
 
-    refine (match X as R in Rule H C with
-      | RArrange Γ Δ a b x d           => let case_RArrange := tt      in _
+    refine 
+      (match X as R in SRule H C with
+      | SBrak    Γ Δ t ec succ lev           => let case_SBrak := tt         in _
+      | SEsc     Γ Δ t ec succ lev           => let case_SEsc := tt          in _
+      | SFlat    h c r                       => let case_SFlat := tt         in _
+      end).
+
+    destruct case_SFlat.
+    refine (match r as R in Rule H C with
+      | RArrange Γ Δ a b x l d         => let case_RArrange := tt      in _
       | RNote    Γ Δ Σ τ l n           => let case_RNote := tt         in _
       | RLit     Γ Δ l     _           => let case_RLit := tt          in _
       | RVar     Γ Δ σ           lev   => let case_RVar := tt          in _
@@ -737,8 +816,9 @@ Section HaskFlattener.
       | RAbsCo   Γ Δ Σ κ σ  σ₁ σ₂  lev => let case_RAbsCo := tt        in _
       | RApp     Γ Δ Σ₁ Σ₂ tx te lev   => let case_RApp := tt          in _
       | RLet     Γ Δ Σ₁ Σ₂ σ₁ σ₂ lev   => let case_RLet := tt          in _
-      | RJoin    Γ p lri m x q         => let case_RJoin := tt in _
-      | RVoid    _ _                   => let case_RVoid := tt   in _
+      | RWhere   Γ Δ Σ₁ Σ₂ Σ₃ σ₁ σ₂ lev   => let case_RWhere := tt          in _
+      | RJoin    Γ p lri m x q l       => let case_RJoin := tt in _
+      | RVoid    _ _       l           => let case_RVoid := tt   in _
       | RBrak    Γ Δ t ec succ lev           => let case_RBrak := tt         in _
       | REsc     Γ Δ t ec succ lev           => let case_REsc := tt          in _
       | RCase    Γ Δ lev tc Σ avars tbranches alts => let case_RCase := tt         in _
@@ -746,49 +826,13 @@ Section HaskFlattener.
       end); clear X h c.
 
     destruct case_RArrange.
-      apply (flatten_arrangement  Γ Δ a b x d).
+      apply (flatten_arrangement''  Γ Δ a b x _ d).
 
     destruct case_RBrak.
-      simpl.
-      destruct lev.
-      change ([garrowfy_code_types  (<[ ec |- t ]>) @@  nil])
-        with ([ga_mk (v2t ec) [] [garrowfy_code_types  t] @@  nil]).
-      refine (ga_unkappa Γ Δ (v2t ec) nil (take_lev (ec::nil) succ) _
-        (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types) (drop_lev (ec::nil) succ)) ;; _ ).
-      apply arrange_brak.
-      apply (Prelude_error "found Brak at depth >0 indicating 3-level code; only two-level code is currently supported").
+      apply (Prelude_error "found unskolemized Brak rule; this shouldn't happen").
 
     destruct case_REsc.
-      simpl.
-      destruct lev.
-      simpl.
-      change ([garrowfy_code_types (<[ ec |- t ]>) @@  nil])
-        with ([ga_mk (v2t ec) [] [garrowfy_code_types  t] @@  nil]).
-      eapply nd_comp; [ apply arrange_esc | idtac ].
-      set (decide_tree_empty (take_lev (ec :: nil) succ)) as q'.
-      destruct q'.
-      destruct s.
-      rewrite e.
-      clear e.
-
-      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply RCanR ].
-      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
-      eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
-      apply nd_prod; [ idtac | eapply boost ].
-      induction x.
-      apply ga_id.
-      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply RCanR ].
-      apply ga_join.
-      apply IHx1.
-      apply IHx2.
-      unfold unlev'.
-      simpl.
-      apply postcompose.
-      apply ga_drop.
-
-      (* environment has non-empty leaves *)
-      apply (ga_kappa Γ Δ (v2t ec) nil (take_lev (ec::nil) succ) _ _).
-      apply (Prelude_error "found Esc at depth >0 indicating 3-level code; only two-level code is currently supported").
+      apply (Prelude_error "found unskolemized Esc rule; this shouldn't happen").
       
     destruct case_RNote.
       simpl.
@@ -799,11 +843,12 @@ Section HaskFlattener.
     destruct case_RLit.
       simpl.
       destruct l0; simpl.
+        unfold flatten_leveled_type.
+        simpl.
         rewrite literal_types_unchanged.
           apply nd_rule; apply RLit.
         unfold take_lev; simpl.
         unfold drop_lev; simpl.
-        unfold unlev'.
         simpl.
         rewrite literal_types_unchanged.
         apply ga_lit.
@@ -814,11 +859,9 @@ Section HaskFlattener.
       Transparent flatten_judgment.
       idtac.
       unfold flatten_judgment.
-      unfold getjlev.
       destruct lev.
       apply nd_rule. apply RVar.
       repeat drop_simplify.      
-      unfold unlev'.
       repeat take_simplify.
       simpl.
       apply ga_id.      
@@ -829,20 +872,21 @@ Section HaskFlattener.
       rename σ into l.
       destruct l as [|ec lev]; simpl. 
         destruct (eqd_dec (g:CoreVar) (hetmet_flatten:CoreVar)).
-          set (garrowfy_code_types (g wev)) as t.
+          set (flatten_type (g wev)) as t.
           set (RGlobal _ Δ nil (mkGlobal Γ t hetmet_id)) as q.
           simpl in q.
           apply nd_rule.
           apply q.
           apply INil.
         destruct (eqd_dec (g:CoreVar) (hetmet_unflatten:CoreVar)).
-          set (garrowfy_code_types (g wev)) as t.
+          set (flatten_type (g wev)) as t.
           set (RGlobal _ Δ nil (mkGlobal Γ t hetmet_id)) as q.
           simpl in q.
           apply nd_rule.
           apply q.
           apply INil.
-        apply nd_rule; rewrite globals_do_not_have_code_types.
+        unfold flatten_leveled_type. simpl.
+          apply nd_rule; rewrite globals_do_not_have_code_types.
           apply RGlobal.
       apply (Prelude_error "found RGlobal at depth >0; globals should never appear inside code brackets unless escaped").
 
@@ -857,38 +901,41 @@ Section HaskFlattener.
         eapply nd_rule.
         eapply RArrange.
         simpl.
-        apply RCanR.
+        apply ACanR.
       apply boost.
+      simpl.
       apply ga_curry.
 
     destruct case_RCast.
       simpl.
       destruct lev as [|ec lev]; simpl; [ apply nd_rule; apply RCast; auto | idtac ].
+      simpl.
       apply flatten_coercion; auto.
       apply (Prelude_error "RCast at level >0; casting inside of code brackets is currently not supported").
 
     destruct case_RJoin.
       simpl.
-      destruct (getjlev x); destruct (getjlev q);
-        [ apply nd_rule; apply RJoin | idtac | idtac | idtac ];
+      destruct l;
+        [ apply nd_rule; apply RJoin | idtac ];
         apply (Prelude_error "RJoin at depth >0").
 
     destruct case_RApp.
       simpl.
 
-      destruct lev as [|ec lev]. simpl. apply nd_rule.
-        replace (garrowfy_code_types  (tx ---> te)) with ((garrowfy_code_types  tx) ---> (garrowfy_code_types  te)).
+      destruct lev as [|ec lev].
+        unfold flatten_type at 1.
+        simpl.
+        apply nd_rule.
         apply RApp.
-        reflexivity.
 
         repeat drop_simplify.
           repeat take_simplify.
           rewrite mapOptionTree_distributes.
-          set (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) (drop_lev (ec :: lev) Σ₁)) as Σ₁'.
-          set (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) (drop_lev (ec :: lev) Σ₂)) as Σ₂'.
+          set (mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev (ec :: lev) Σ₁)) as Σ₁'.
+          set (mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev (ec :: lev) Σ₂)) as Σ₂'.
           set (take_lev (ec :: lev) Σ₁) as Σ₁''.
           set (take_lev (ec :: lev) Σ₂) as Σ₂''.
-          replace (garrowfy_code_types  (tx ---> te)) with ((garrowfy_code_types  tx) ---> (garrowfy_code_types  te)).
+          replace (flatten_type  (tx ---> te)) with ((flatten_type  tx) ---> (flatten_type  te)).
           apply (Prelude_error "FIXME: ga_apply").
           reflexivity.
 
@@ -896,8 +943,8 @@ Section HaskFlattener.
   Notation "`  x" := (take_lev _ x).
   Notation "`` x" := (mapOptionTree unlev x) (at level 20).
   Notation "``` x" := ((drop_lev _ x)) (at level 20).
-  Notation "!<[]> x" := (garrowfy_code_types _ x) (at level 1).
-  Notation "!<[@]> x" := (mapOptionTree garrowfy_leveled_code_types x) (at level 1).
+  Notation "!<[]> x" := (flatten_type _ x) (at level 1).
+  Notation "!<[@]> x" := (mapOptionTree flatten_leveled_type x) (at level 1).
 *)
 
     destruct case_RLet.
@@ -907,32 +954,65 @@ Section HaskFlattener.
       repeat take_simplify.
       simpl.
 
+      set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) Σ₁)) as Σ₁'.
+      set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) Σ₂)) as Σ₂'.
+      set (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev (ec :: lev) Σ₁)) as Σ₁''.
+      set (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev (ec :: lev) Σ₂)) as Σ₂''.
+
       eapply nd_comp.
       eapply nd_prod; [ idtac | apply nd_id ].
       eapply boost.
-      apply ga_second.
+      apply (ga_first _ _ _ _ _ _ Σ₂').
 
-      eapply nd_comp.
-      eapply nd_prod.
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
+      apply nd_prod.
       apply nd_id.
+      eapply nd_comp; [ eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ACanL | idtac ].
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AExch (* okay *)].
+      apply precompose.
+
+    destruct case_RWhere.
+      simpl.
+      destruct lev as [|ec lev]; simpl; [ apply nd_rule; apply RWhere; auto | idtac ].
+      repeat take_simplify.
+      repeat drop_simplify.
+      simpl.
+
+      set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) Σ₁)) as Σ₁'.
+      set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) Σ₂)) as Σ₂'.
+      set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) Σ₃)) as Σ₃'.
+      set (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev (ec :: lev) Σ₁)) as Σ₁''.
+      set (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev (ec :: lev) Σ₂)) as Σ₂''.
+      set (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev (ec :: lev) Σ₃)) as Σ₃''.
+
       eapply nd_comp.
-      eapply nd_rule.
-      eapply RArrange.
-      apply RCanR.
-      eapply precompose.
+      eapply nd_prod; [ eapply nd_id | idtac ].
+      eapply (first_nd _ _ _ _ _ _ Σ₃').
+      eapply nd_comp.
+      eapply nd_prod; [ eapply nd_id | idtac ].
+      eapply (second_nd _ _ _ _ _ _ Σ₁').
 
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RWhere ].
+      apply nd_prod; [ idtac | apply nd_id ].
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply precompose' ].
       apply nd_rule.
-      apply RLet.
+      apply RArrange.
+      apply ALeft.
+      apply ACanL.
 
     destruct case_RVoid.
       simpl.
       apply nd_rule.
+      destruct l.
       apply RVoid.
+      apply (Prelude_error "RVoid at level >0").
         
     destruct case_RAppT.
       simpl. destruct lev; simpl.
-      rewrite garrowfy_commutes_with_HaskTAll.
-      rewrite garrowfy_commutes_with_substT.
+      unfold flatten_leveled_type.
+      simpl.
+      rewrite flatten_commutes_with_HaskTAll.
+      rewrite flatten_commutes_with_substT.
       apply nd_rule.
       apply RAppT.
       apply Δ.
@@ -941,12 +1021,12 @@ Section HaskFlattener.
 
     destruct case_RAbsT.
       simpl. destruct lev; simpl.
-      rewrite garrowfy_commutes_with_HaskTAll.
-      rewrite garrowfy_commutes_with_HaskTApp.
+      rewrite flatten_commutes_with_HaskTAll.
+      rewrite flatten_commutes_with_HaskTApp.
       eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RAbsT ].
       simpl.
-      set (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) (mapOptionTree (weakLT(κ:=κ)) Σ)) as a.
-      set (mapOptionTree (weakLT(κ:=κ)) (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ) Σ)) as q'.
+      set (mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (mapOptionTree (weakLT(κ:=κ)) Σ)) as a.
+      set (mapOptionTree (weakLT(κ:=κ)) (mapOptionTree (flatten_leveled_type ) Σ)) as q'.
       assert (a=q').
         unfold a.
         unfold q'.
@@ -954,7 +1034,7 @@ Section HaskFlattener.
         induction Σ.
           destruct a.
           simpl.
-          rewrite garrowfy_commutes_with_weakLT.
+          rewrite flatten_commutes_with_weakLT.
           reflexivity.
           reflexivity.
           simpl.
@@ -969,7 +1049,7 @@ Section HaskFlattener.
 
     destruct case_RAppCo.
       simpl. destruct lev; simpl.
-      unfold garrowfy_code_types.
+      unfold flatten_type.
       simpl.
       apply nd_rule.
       apply RAppCo.
@@ -979,21 +1059,139 @@ Section HaskFlattener.
 
     destruct case_RAbsCo.
       simpl. destruct lev; simpl.
-      unfold garrowfy_code_types.
+      unfold flatten_type.
       simpl.
       apply (Prelude_error "AbsCo not supported (FIXME)").
       apply (Prelude_error "found coercion abstraction at level >0; this is not supported").
 
     destruct case_RLetRec.
       rename t into lev.
-      simpl.
-      apply (Prelude_error "LetRec not supported (FIXME)").
+      simpl. destruct lev; simpl.
+      apply nd_rule.
+      set (@RLetRec Γ Δ (mapOptionTree flatten_leveled_type lri) (flatten_type x) (mapOptionTree flatten_type y) nil) as q.
+      replace (mapOptionTree flatten_leveled_type (y @@@ nil)) with (mapOptionTree flatten_type y @@@ nil).
+      apply q.
+        induction y; try destruct a; auto.
+        simpl.
+        rewrite IHy1.
+        rewrite IHy2.
+        reflexivity.
+      apply (Prelude_error "LetRec not supported inside brackets yet (FIXME)").
 
     destruct case_RCase.
       simpl.
       apply (Prelude_error "Case not supported (BIG FIXME)").
+
+    destruct case_SBrak.
+      simpl.
+      destruct lev.
+      drop_simplify.
+      set (drop_lev (ec :: nil) (take_arg_types_as_tree t @@@ (ec :: nil))) as empty_tree.
+      take_simplify.
+      rewrite take_lemma'.
+      simpl.
+      rewrite mapOptionTree_compose.
+      rewrite mapOptionTree_compose.
+      rewrite unlev_relev.
+      rewrite <- mapOptionTree_compose.
+      simpl.
+      rewrite krunk.
+      set (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev (ec :: nil) succ)) as succ_host.
+      set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev)(take_lev (ec :: nil) succ)) as succ_guest.
+      set (mapOptionTree flatten_type (take_arg_types_as_tree t)) as succ_args.
+      unfold empty_tree.
+      eapply nd_comp; [ eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ALeft; apply tree_of_nothing | idtac ].
+      eapply nd_comp; [ eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ACanR | idtac ].
+      refine (ga_unkappa Γ Δ (v2t ec) nil _ _ _ _ ;; _).
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply arrange_brak ].
+      unfold succ_host.
+      unfold succ_guest.
+      eapply nd_rule.
+        eapply RArrange.
+        apply AExch.
+      apply (Prelude_error "found Brak at depth >0 indicating 3-level code; only two-level code is currently supported").
+
+    destruct case_SEsc.
+      simpl.
+      destruct lev.
+      simpl.
+      unfold flatten_leveled_type at 2.
+      simpl.
+      rewrite krunk.
+      rewrite mapOptionTree_compose.
+      take_simplify.
+      drop_simplify.
+      simpl.
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ALeft; apply tree_of_nothing' ].
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ACanR ].
+      simpl.
+      rewrite take_lemma'.
+      rewrite unlev_relev.
+      rewrite <- mapOptionTree_compose.
+      eapply nd_comp; [ apply (arrange_esc _ _ ec) | idtac ].
+
+      set (decide_tree_empty (take_lev (ec :: nil) succ)) as q'.
+      destruct q'.
+      destruct s.
+      rewrite e.
+      clear e.
+
+      set (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev (ec :: nil) succ)) as succ_host.
+      set (mapOptionTree flatten_type (take_arg_types_as_tree t)) as succ_args.
+
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply AuCanR ].
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply AuCanR ].
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply ACanL ].
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
+      eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+      apply nd_prod; [ idtac | eapply boost ].
+      induction x.
+        apply ga_id.
+        eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ACanL ].
+        simpl.
+        apply ga_join.
+          apply IHx1.
+          apply IHx2.
+          simpl.
+          apply postcompose.
+
+      refine ( _ ;; (boost _ _ _ _ _ (postcompose _ _ _ _ _ _ _ _))).
+      apply ga_cancell.
+      apply firstify.
+
+      induction x.
+        destruct a; simpl.
+        apply ga_id.
+        simpl.
+        refine ( _ ;; (boost _ _ _ _ _ (postcompose _ _ _ _ _ _ _ _))).
+        apply ga_cancell.
+        refine ( _ ;; (boost _ _ _ _ _ (postcompose _ _ _ _ _ _ _ _))).
+        eapply firstify.
+        apply IHx1.
+        apply secondify.
+        apply IHx2.
+
+      (* environment has non-empty leaves *)
+      apply (Prelude_error "ga_kappa not supported yet (BIG FIXME)").
+
+      (* nesting too deep *)
+      apply (Prelude_error "found Esc at depth >0 indicating 3-level code; only two-level code is currently supported").
       Defined.
 
+  Definition skolemize_and_flatten_proof :
+    forall  {h}{c},
+      ND  Rule h c ->
+      ND  Rule
+           (mapOptionTree (flatten_judgment ○ skolemize_judgment) h)
+           (mapOptionTree (flatten_judgment ○ skolemize_judgment) c).
+    intros.
+    rewrite mapOptionTree_compose.
+    rewrite mapOptionTree_compose.
+    apply flatten_proof.
+    apply skolemize_proof.
+    apply X.
+    Defined.
+
 
   (* to do: establish some metric on judgments (max length of level of any succedent type, probably), show how to
    * calculate it, and show that the flattening procedure above drives it down by one *)