HaskFlattener: support escapifying multi-leaf contexts
[coq-hetmet.git] / src / HaskFlattener.v
index 60a205f..a5f4261 100644 (file)
@@ -14,7 +14,11 @@ Require Import Coq.Lists.List.
 
 Require Import HaskKinds.
 Require Import HaskCoreTypes.
-Require Import HaskLiteralsAndTyCons.
+Require Import HaskCoreVars.
+Require Import HaskWeakTypes.
+Require Import HaskWeakVars.
+Require Import HaskLiterals.
+Require Import HaskTyCons.
 Require Import HaskStrongTypes.
 Require Import HaskProof.
 Require Import NaturalDeduction.
@@ -24,8 +28,12 @@ Require Import HaskStrong.
 Require Import HaskProof.
 Require Import HaskStrongToProof.
 Require Import HaskProofToStrong.
+Require Import HaskWeakToStrong.
+
+Require Import HaskSkolemizer.
 
 Open Scope nd_scope.
+Set Printing Width 130.
 
 (*
  *  The flattening transformation.  Currently only TWO-level languages are
@@ -37,97 +45,12 @@ Open Scope nd_scope.
  *)
 Section HaskFlattener.
 
-  Inductive TreeFlags {T:Type} : Tree T -> Type :=
-  | tf_leaf_true  : forall x, TreeFlags (T_Leaf x)
-  | tf_leaf_false : forall x, TreeFlags (T_Leaf x)
-  | tf_branch     : forall b1 b2, TreeFlags b1 -> TreeFlags b2 -> TreeFlags (b1,,b2).
-
-  Fixpoint mkFlags {T}(f:T -> bool)(t:Tree T) : TreeFlags t :=
-    match t as T return TreeFlags T with
-      | T_Leaf x => if f x then tf_leaf_true x else tf_leaf_false x
-      | T_Branch b1 b2 => tf_branch _ _ (mkFlags f b1) (mkFlags f b2)
-    end.
-
-  (* take and drop are not exact inverses *)
-
-  (* drop replaces each leaf where the flag is set with a [] *)
-  Fixpoint drop {T}{Σ:Tree ??T}(tf:TreeFlags Σ) : Tree ??T :=
-    match tf with
-      | tf_leaf_true  x         => []
-      | tf_leaf_false x         => Σ
-      | tf_branch b1 b2 tb1 tb2 => (drop tb1),,(drop tb2)
-    end.
-
-  (* take returns only those leaves for which the flag is set; all others are omitted entirely from the tree *)
-  Fixpoint take {T}{Σ:Tree T}(tf:TreeFlags Σ) : ??(Tree T) :=
-    match tf with
-      | tf_leaf_true  x         => Some Σ
-      | tf_leaf_false x         => None
-      | tf_branch b1 b2 tb1 tb2 =>
-        match take tb1 with
-          | None     => take tb2
-          | Some b1' => match take tb2 with
-                          | None     => Some b1'
-                          | Some b2' => Some (b1',,b2')
-                        end
-        end
-    end.
-
-  Definition maybeTree {T}(t:??(Tree ??T)) : Tree ??T :=
-    match t with
-      | None => []
-      | Some x => x
-    end.
-
-  Definition setNone {T}(b:bool)(f:T -> bool) : ??T -> bool :=
-    fun t =>
-      match t with
-        | None => b
-        | Some x => f x
-      end.
-
-  (* "Arrange" objects are parametric in the type of the leaves of the tree *)
-  Definition arrangeMap :
-    forall {T} (Σ₁ Σ₂:Tree ??T) {R} (f:T -> R),
-      Arrange Σ₁ Σ₂ ->
-      Arrange (mapOptionTree f Σ₁) (mapOptionTree f Σ₂).
-    intros.
-    induction X; 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 IHX1 | apply IHX2 ].
-    Defined.
-
-  Definition bnot (b:bool) : bool := if b then false else true.
-
-  Definition swapMiddle {T} (a b c d:Tree ??T) :
-    Arrange ((a,,b),,(c,,d)) ((a,,c),,(b,,d)).
-    eapply RComp.
-    apply RCossa.
-    eapply RComp.
-    eapply RLeft.
-    eapply RComp.
-    eapply RAssoc.
-    eapply RRight.
-    apply RExch.
-    eapply RComp.
-    eapply RLeft.
-    eapply RCossa.
-    eapply RAssoc.
-    Defined.
+  Definition getlev {Γ}{κ}(lht:LeveledHaskType Γ κ) : HaskLevel Γ :=
+    match lht with t @@ l => l end.
 
   Definition arrange :
     forall {T} (Σ:Tree ??T) (f:T -> bool),
-      Arrange Σ (drop (mkFlags (setNone false f) Σ),,( (drop (mkFlags (setNone false (bnot ○ f)) Σ)))).
+      Arrange Σ (dropT (mkFlags (liftBoolFunc false f) Σ),,( (dropT (mkFlags (liftBoolFunc false (bnot ○ f)) Σ)))).
     intros.
     induction Σ.
       simpl.
@@ -139,7 +62,7 @@ Section HaskFlattener.
       simpl.
       apply RuCanL.
       simpl in *.
-      eapply RComp; [ idtac | apply swapMiddle ].
+      eapply RComp; [ idtac | apply arrangeSwapMiddle ].
       eapply RComp.
       eapply RLeft.
       apply IHΣ2.
@@ -149,7 +72,7 @@ Section HaskFlattener.
 
   Definition arrange' :
     forall {T} (Σ:Tree ??T) (f:T -> bool),
-      Arrange (drop (mkFlags (setNone false f) Σ),,( (drop (mkFlags (setNone false (bnot ○ f)) Σ)))) Σ.
+      Arrange (dropT (mkFlags (liftBoolFunc false f) Σ),,( (dropT (mkFlags (liftBoolFunc false (bnot ○ f)) Σ)))) Σ.
     intros.
     induction Σ.
       simpl.
@@ -161,7 +84,7 @@ Section HaskFlattener.
       simpl.
       apply RCanL.
       simpl in *.
-      eapply RComp; [ apply swapMiddle | idtac ].
+      eapply RComp; [ apply arrangeSwapMiddle | idtac ].
       eapply RComp.
       eapply RLeft.
       apply IHΣ2.
@@ -169,15 +92,6 @@ Section HaskFlattener.
       apply IHΣ1.
       Defined.
 
-  Definition minus' n m :=
-    match m with
-      | 0 => n
-      | _ => match n with
-               | 0 => 0
-               | _ => n - m
-             end
-    end.
-
   Ltac eqd_dec_refl' :=
     match goal with
       | [ |- context[@eqd_dec ?T ?V ?X ?X] ] =>
@@ -185,116 +99,38 @@ Section HaskFlattener.
           [ clear eqd_dec1 | set (eqd_dec2 (refl_equal _)) as eqd_dec2'; inversion eqd_dec2' ]
   end.
 
-  Fixpoint reduceTree {T}(unit:T)(merge:T -> T -> T)(tt:Tree ??T) : T :=
-    match tt with
-      | T_Leaf None     => unit
-      | T_Leaf (Some x) => x
-      | T_Branch b1 b2  => merge (reduceTree unit merge b1) (reduceTree unit merge b2)
-    end.
-
-  Set Printing Width 130.
-
-  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.
 
   (* In a tree of types, replace any type at depth "lev" or greater None *)
   Definition mkDropFlags {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : TreeFlags tt :=
-    mkFlags (setNone false (levelMatch lev)) tt.
+    mkFlags (liftBoolFunc false (levelMatch lev)) tt.
 
   Definition drop_lev {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : Tree ??(LeveledHaskType Γ ★) :=
-    drop (mkDropFlags lev tt).
+    dropT (mkDropFlags lev tt).
 
   (* The opposite: replace any type which is NOT at level "lev" with None *)
   Definition mkTakeFlags {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : TreeFlags tt :=
-    mkFlags (setNone true (bnot ○ levelMatch lev)) 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)) (drop (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))
-    (maybeTree (take tt (mkFlags (
+    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
                  | _                    => true
                end
     ) tt))).
+
+  Definition maybeTree {T}(t:??(Tree ??T)) : Tree ??T :=
+    match t with
+      | None   => []
+      | Some x => x
+    end.
 *)
 
   Lemma drop_lev_lemma : forall Γ (lev:HaskLevel Γ) x, drop_lev lev [x @@  lev] = [].
@@ -320,7 +156,7 @@ 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.
@@ -331,10 +167,39 @@ 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.
+(*
+  Lemma drop_lev_lemma' : forall Γ (lev:HaskLevel Γ) x, drop_lev lev (x @@@ lev) = [].
+    intros.
+    induction x.
+    destruct a; simpl; try reflexivity.
+    apply drop_lev_lemma.
+    simpl.
+    change (@drop_lev _ lev (x1 @@@ lev ,, x2 @@@ lev))
+      with ((@drop_lev _ lev (x1 @@@ lev)) ,, (@drop_lev _ lev (x2 @@@ lev))).
+    simpl.
+    rewrite IHx1.
+    rewrite IHx2.
+    reflexivity.
+    Qed.
+*)
   Ltac drop_simplify :=
     match goal with
       | [ |- context[@drop_lev ?G ?L [ ?X @@ ?L ] ] ] =>
         rewrite (drop_lev_lemma G L X)
+(*
+      | [ |- context[@drop_lev ?G ?L [ ?X @@@ ?L ] ] ] =>
+        rewrite (drop_lev_lemma' G L X)
+*)
       | [ |- context[@drop_lev ?G (?E :: ?L) [ ?X @@ (?E :: ?L) ] ] ] =>
         rewrite (drop_lev_lemma_s G L E X)
       | [ |- context[@drop_lev ?G ?N (?A,,?B)] ] =>
@@ -347,16 +212,101 @@ 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.
 
-  Axiom literal_types_unchanged : forall Γ l, garrowfy_code_types (literalType l) = literalType(Γ:=Γ) l.
+
+  (*******************************************************************************)
+
+
+  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, 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 flatten_commutes_with_substT :
+    forall  κ Γ (Δ:CoercionEnv Γ) (σ:∀ TV, InstantiatedTypeEnv TV Γ → TV κ → RawHaskType TV ★) (τ:HaskType Γ κ),
+    flatten_type  (substT σ τ) = substT (fun TV ite v => flatten_rawtype  (σ TV ite v))
+      (flatten_type  τ).
+
+  Axiom flatten_commutes_with_HaskTAll :
+    forall  κ Γ (Δ:CoercionEnv Γ) (σ:∀ TV, InstantiatedTypeEnv TV Γ → TV κ → RawHaskType TV ★),
+    flatten_type  (HaskTAll κ σ) = HaskTAll κ (fun TV ite v => flatten_rawtype (σ TV ite v)).
+
+  Axiom flatten_commutes_with_HaskTApp :
+    forall  κ Γ (Δ:CoercionEnv Γ) (σ:∀ TV, InstantiatedTypeEnv TV Γ → TV κ → RawHaskType TV ★),
+    flatten_type  (HaskTApp (weakF σ) (FreshHaskTyVar κ)) =
+    HaskTApp (weakF (fun TV ite v => flatten_rawtype  (σ TV ite v))) (FreshHaskTyVar κ).
+
+  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,
+    flatten_type (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
@@ -375,25 +325,48 @@ Section HaskFlattener.
         end
     end.
 
-  Definition unlev' {Γ} (x:LeveledHaskType Γ ★) :=
-    garrowfy_code_types (unlev x).
-
   (* "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
+          | nil        => Γ > Δ > mapOptionTree flatten_leveled_type ant
+                               |- mapOptionTree flatten_leveled_type suc
 
-          | (ec::lev') => Γ > Δ > mapOptionTree garrowfy_leveled_code_types (drop_lev (ec::lev') ant)
+          | (ec::lev') => Γ > Δ > mapOptionTree flatten_leveled_type (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]
+                                         (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec::lev') ant))
+                                         (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev)                      suc )
+                                         @@ nil]  (* we know the level of all of suc *)
         end
     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] ].
@@ -415,7 +388,8 @@ Section HaskFlattener.
      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; [ 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.
@@ -423,16 +397,31 @@ Section HaskFlattener.
      apply ga_comp.
      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] ].
+    intros.
+    eapply nd_comp.
+    apply nd_rlecnac.
+    eapply nd_comp.
+    eapply nd_prod.
+    apply nd_id.
+    eapply ga_comp.
+
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply RExch ].
+
+    apply nd_rule.
+    apply RLet.
+    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 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; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply RExch ].
-     eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply (@RLet Γ Δ [@ga_mk _ ec a b @@lev] Σ (@ga_mk _ ec a c) (@ga_mk _ ec b c) lev) ].
-     eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
-     apply nd_prod.
+     eapply nd_comp.
      apply X.
-     apply ga_comp.
+     apply precompose.
      Defined.
 
   Definition postcompose : ∀ Γ Δ ec lev a b c,
@@ -473,15 +462,15 @@ Section HaskFlattener.
     apply ga_second.
     Defined.
 
-  Lemma ga_unkappa     : ∀ Γ Δ ec l a b Σ,
+  Lemma ga_unkappa     : ∀ Γ Δ ec l z 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] ].
+    [Γ > Δ > Σ                         |- [@ga_mk Γ ec a b @@ l] ] 
+    [Γ > Δ > Σ,,[@ga_mk Γ ec z a @@ l] |- [@ga_mk Γ ec z b @@ l] ].
     intros.
-    set (ga_comp Γ Δ ec l [] a b) as q.
+    set (ga_comp Γ Δ ec l z 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''.
+    set (@RLet Γ Δ [@ga_mk _ ec z a @@ l] Σ (@ga_mk _ ec z b) (@ga_mk _ ec a b) l) as q''.
     eapply nd_comp.
     Focus 2.
     eapply nd_rule.
@@ -502,22 +491,54 @@ Section HaskFlattener.
     apply q.
     Defined.
 
-(*
+  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 RLet ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+    apply nd_prod.
+    apply ga_first.
+
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+    apply nd_prod.
+    apply postcompose.
+    apply ga_uncancell.
+    apply precompose.
+    Defined.
+
+  Lemma ga_kappa'     : ∀ Γ Δ ec l a b Σ x,
+    ND Rule
+    [Γ > Δ > Σ,,[@ga_mk Γ ec [] a @@ l] |- [@ga_mk Γ ec x b @@ l] ]
+    [Γ > Δ > Σ                          |- [@ga_mk Γ ec (a,,x)  b @@ l] ].
+    apply (Prelude_error "ga_kappa not supported yet (BIG FIXME)").
+    Defined.
+
+  (* useful for cutting down on the pretty-printed noise
+  
   Notation "`  x" := (take_lev _ x) (at level 20).
   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
+          | RId  a               => let case_RId := tt    in ga_id _ _ _ _ _
           | 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 _ _ _ _ _
@@ -525,17 +546,17 @@ Section HaskFlattener.
           | 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  _ _ _ _ _ 
+          | 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.
+          | RLeft  a b c r'      => let case_RLeft := tt  in flatten _ _ r' ;; boost _ _ _ _ _ (ga_second _ _ _ _ _ _ _)
+          | RRight a b c r'      => let case_RRight := tt in flatten _ _ r' ;; boost _ _ _ _ _ (ga_first  _ _ _ _ _ _ _)
+          | RComp  c b a r1 r2   => let case_RComp := tt  in (fun r1' r2' => _) (flatten _ _ r1) (flatten _ _ r2)
+        end); clear flatten; 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 *.
+          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 RCanL ].
           eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply
              (@RLet Γ Δ [] [] (@ga_mk _ (v2t ec) a' c') (@ga_mk _ (v2t ec) a' b')) ].
@@ -552,22 +573,27 @@ Section HaskFlattener.
           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 ○ unlev) 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 ○ unlev) 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
+          Arrange (mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev _ A))
+          (mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev _ B)) with
+          | RId  a               => let case_RId := tt  in RId _
           | RCanL  a             => let case_RCanL := tt  in RCanL _
           | RCanR  a             => let case_RCanR := tt  in RCanR _
           | RuCanL a             => let case_RuCanL := tt in RuCanL _
@@ -577,13 +603,13 @@ Section HaskFlattener.
           | 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.
+          | RLeft  a b c r'      => let case_RLeft := tt  in RLeft  _ (flatten _ _ r')
+          | RRight a b c r'      => let case_RRight := tt in RRight _ (flatten _ _ r')
+          | RComp  a b c r1 r2   => let case_RComp := tt  in RComp    (flatten _ _ r1) (flatten _ _ r2)
+        end) ant1 ant2 r); clear flatten; repeat take_simplify; repeat drop_simplify; intros.
         Defined.
 
-  Definition flatten_arrangement :
+  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]).
@@ -597,6 +623,7 @@ Section HaskFlattener.
       apply nd_rule.
       apply RArrange.
       induction r; simpl.
+        apply RId.
         apply RCanL.
         apply RCanR.
         apply RuCanL.
@@ -610,7 +637,7 @@ Section HaskFlattener.
         apply RRight; auto.
         eapply RComp; [ apply IHr1 | apply IHr2 ].
 
-      apply garrowfy_arrangement.
+      apply flatten_arrangement.
         apply r.
         Defined.
 
@@ -641,13 +668,13 @@ Section HaskFlattener.
 
   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 > mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev (ec :: nil) succ),,
+      [(@ga_mk _ (v2t ec) [] (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: nil) succ))) @@  nil] |- [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 (arrangeMap _ _ flatten_leveled_type q) as y.
     eapply nd_comp.
     Focus 2.
     eapply nd_rule.
@@ -678,6 +705,12 @@ 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.
@@ -689,24 +722,116 @@ Section HaskFlattener.
       apply IHsucc2.
     Defined.
 
+  Definition arrange_empty_tree : forall {T}{A}(q:Tree A)(t:Tree ??T),
+    t = mapTree (fun _:A => None) q ->
+    Arrange t [].
+    intros T A q.
+    induction q; intros.
+      simpl in H.
+      rewrite H.
+      apply RId.
+    simpl in *.
+    destruct t; try destruct o; inversion H.
+      set (IHq1 _ H1) as x1.
+      set (IHq2 _ H2) as x2.
+      eapply RComp.
+        eapply RRight.
+        rewrite <- H1.
+        apply x1.
+      eapply RComp.
+        apply RCanL.
+        rewrite <- H2.
+        apply x2.
+      Defined.
+
+(*  Definition unarrange_empty_tree : forall {T}{A}(t:Tree ??T)(q:Tree A),
+    t = mapTree (fun _:A => None) q ->
+    Arrange [] t.
+  Defined.*)
+
+  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).
+    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.
+    Defined.
+
   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 > mapOptionTree (flatten_leveled_type ) (drop_lev (ec :: nil) succ),,
+      [(@ga_mk _ (v2t ec) [] (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: nil) succ))) @@  nil] |- [t @@  nil]].
     intros.
-    unfold drop_lev.
     set (@arrange _ succ (levelMatch (ec::nil))) as q.
-    set (arrangeMap _ _ garrowfy_leveled_code_types q) as y.
+    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 RExch ].
+    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 q'' ].
+    clear q''.
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
+    apply nd_prod.
+    apply nd_rule.
+    apply RArrange.
+    eapply RComp; [ idtac | apply RCanR ].
+    apply RLeft.
+    apply (@arrange_empty_tree _ _ _ _ e).
+    
+    eapply nd_comp.
+      eapply nd_rule.
+      eapply (@RVar Γ Δ t nil).
+    apply nd_rule.
+      apply RArrange.
+      eapply RComp.
+      apply RuCanL.
+      apply RRight.
+      apply RWeak.
+(*
+    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.
@@ -715,7 +840,6 @@ Section HaskFlattener.
       simpl.
       destruct (General.list_eq_dec h0 (ec :: nil)).
         simpl.
-        unfold garrowfy_leveled_code_types'.
         rewrite e.
         apply nd_id.
         simpl.
@@ -731,6 +855,7 @@ Section HaskFlattener.
         apply RLeft.
         apply RWeak.
       apply (Prelude_error "escapifying code with multi-leaf antecedents is not supported").
+*)
       Defined.
 
   Lemma mapOptionTree_distributes
@@ -739,64 +864,118 @@ Section HaskFlattener.
     reflexivity.
     Qed.
 
-  Axiom garrowfy_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).
-
-  Axiom garrowfy_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)).
-
-  Axiom garrowfy_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).
+  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.
 
-  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).
+  Lemma tree_of_nothing : forall Γ ec t a,
+    Arrange (a,,mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev(Γ:=Γ) (ec :: nil) (t @@@ (ec :: nil)))) a.
+    intros.
+    induction t; try destruct o; try destruct a0.
+    simpl.
+    drop_simplify.
+    simpl.
+    apply RCanR.
+    simpl.
+    apply RCanR.
+    Opaque drop_lev.
+    simpl.
+    Transparent drop_lev.
+    drop_simplify.
+    simpl.
+    eapply RComp.
+    eapply RComp.
+    eapply RAssoc.
+    eapply RRight.
+    apply IHt1.
+    apply IHt2.
+    Defined.
 
-  Axiom globals_do_not_have_code_types : forall (Γ:TypeEnv) (g:Global Γ) v,
-    garrowfy_code_types (g v) = g v.
+  Lemma tree_of_nothing' : forall Γ ec t a,
+    Arrange a (a,,mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev(Γ:=Γ) (ec :: nil) (t @@@ (ec :: nil)))).
+    intros.
+    induction t; try destruct o; try destruct a0.
+    simpl.
+    drop_simplify.
+    simpl.
+    apply RuCanR.
+    simpl.
+    apply RuCanR.
+    Opaque drop_lev.
+    simpl.
+    Transparent drop_lev.
+    drop_simplify.
+    simpl.
+    eapply RComp.
+    Focus 2.
+    eapply RComp.
+    Focus 2.
+    eapply RCossa.
+    Focus 2.
+    eapply RRight.
+    apply IHt1.
+    apply IHt2.
+    Defined.
 
-  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 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.
-    destruct x.
-    right; apply tt.
-    left.
-      exists (T_Leaf tt).
-      auto.
-    destruct b1'.
-    destruct b2'.
-    destruct s.
-    destruct s0.
-    subst.
-    left.
-    exists (x,,x0).
+    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.
-    right; auto.
-    right; auto.
-    Defined.
+    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
+    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 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 _
@@ -819,49 +998,13 @@ 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 (a)").
+      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 (a)").
+      apply (Prelude_error "found unskolemized Esc rule; this shouldn't happen").
       
     destruct case_RNote.
       simpl.
@@ -872,11 +1015,12 @@ 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.
@@ -891,7 +1035,6 @@ Section HaskFlattener.
       destruct lev.
       apply nd_rule. apply RVar.
       repeat drop_simplify.      
-      unfold unlev'.
       repeat take_simplify.
       simpl.
       apply ga_id.      
@@ -900,8 +1043,25 @@ Section HaskFlattener.
       simpl.
       rename l into g.
       rename σ into l.
-      destruct l as [|ec lev]; simpl; [ apply nd_rule; rewrite globals_do_not_have_code_types; apply RGlobal; auto | idtac ].
-      apply (Prelude_error "found RGlobal at depth >0").
+      destruct l as [|ec lev]; simpl. 
+        destruct (eqd_dec (g:CoreVar) (hetmet_flatten:CoreVar)).
+          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 (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.
+        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").
 
     destruct case_RLam.
       Opaque drop_lev.
@@ -916,106 +1076,77 @@ Section HaskFlattener.
         simpl.
         apply RCanR.
       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").
+      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.
-      apply (Prelude_error "RJoin at depth >0").
-      apply (Prelude_error "RJoin at depth >0").
-      apply (Prelude_error "RJoin at depth >0").
+      destruct (getjlev x); destruct (getjlev q);
+        [ apply nd_rule; apply RJoin | idtac | idtac | 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)).
+        unfold flatten_leveled_type at 4.
+        unfold flatten_leveled_type at 2.
+        simpl.
+        replace (flatten_type (tx ---> te))
+          with (flatten_type tx ---> flatten_type te).
         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.
+
 (*
-  Notation "`  x" := (take_lev _ x) (at level 20).
+  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 "!<[@]>" := (garrowfy_leveled_code_types _) (at level 1).
+  Notation "!<[]> x" := (flatten_type _ x) (at level 1).
+  Notation "!<[@]> x" := (mapOptionTree flatten_leveled_type x) (at level 1).
 *)
+
     destruct case_RLet.
-      apply (Prelude_error "FIXME: RLet").
-(*
       simpl.
       destruct lev as [|ec lev]; simpl; [ apply nd_rule; apply RLet; auto | idtac ].
-      destruct (Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length lev) n); [ idtac | apply nd_rule; apply RLet; auto ]; simpl.
       repeat drop_simplify.
       repeat take_simplify.
-      rename σ₁ into a.
-      rename σ₂ into b.
-      rewrite mapOptionTree_distributes.
-      rewrite mapOptionTree_distributes.
-      set (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types (S n)) (drop_lev (ec :: lev) Σ₁)) as A.
-      set (take_lev (ec :: lev) Σ₁) as A'.
-      set (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types (S n)) (drop_lev (ec :: lev) Σ₂)) as B.
-      set (take_lev (ec :: lev) Σ₂) as B'.
       simpl.
 
       eapply nd_comp.
-      Focus 2.
-      eapply nd_rule.
-      eapply RLet.
-
-      apply nd_prod.
-
-      apply boost.
-      apply ga_second.
-
-      eapply nd_comp.
-      Focus 2.
+      eapply nd_prod; [ idtac | apply nd_id ].
       eapply boost.
-      apply ga_comp.
+      apply ga_second.
 
       eapply nd_comp.
-      eapply nd_rule.
-      eapply RArrange.
-      eapply RCanR.
-
+      eapply nd_prod.
+      apply nd_id.
       eapply nd_comp.
-      Focus 2.
       eapply nd_rule.
       eapply RArrange.
-      eapply RExch.
-      idtac.
-
-      eapply nd_comp.
-      apply nd_llecnac.
-      eapply nd_comp.
-      Focus 2.
-      eapply nd_rule.
-      apply RJoin.
-      apply nd_prod.
+      apply RCanR.
+      eapply precompose.
 
-      eapply nd_rule.
-      eapply RVar.
+      apply nd_rule.
+      apply RLet.
 
-      apply nd_id.
-*)
     destruct case_RVoid.
       simpl.
       apply nd_rule.
@@ -1023,22 +1154,27 @@ Section HaskFlattener.
         
     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.
       apply Δ.
-      apply (Prelude_error "ga_apply").
+      apply (Prelude_error "found type application at level >0; this is not supported").
 
     destruct case_RAbsT.
       simpl. destruct lev; simpl.
-      rewrite garrowfy_commutes_with_HaskTAll.
-      rewrite garrowfy_commutes_with_HaskTApp.
+      unfold flatten_leveled_type at 4.
+      unfold flatten_leveled_type at 2.
+      simpl.
+      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'.
@@ -1046,7 +1182,7 @@ Section HaskFlattener.
         induction Σ.
           destruct a.
           simpl.
-          rewrite garrowfy_commutes_with_weakLT.
+          rewrite flatten_commutes_with_weakLT.
           reflexivity.
           reflexivity.
           simpl.
@@ -1057,34 +1193,140 @@ Section HaskFlattener.
       apply nd_id.
       apply Δ.
       apply Δ.
-      apply (Prelude_error "AbsT at depth>0").
+      apply (Prelude_error "found type abstraction at level >0; this is not supported").
 
     destruct case_RAppCo.
       simpl. destruct lev; simpl.
-      unfold garrowfy_code_types.
+      unfold flatten_leveled_type at 4.
+      unfold flatten_leveled_type at 2.
+      unfold flatten_type.
       simpl.
       apply nd_rule.
       apply RAppCo.
       apply flatten_coercion.
       apply γ.
-      apply (Prelude_error "AppCo at depth>0").
+      apply (Prelude_error "found coercion application at level >0; this is not supported").
 
     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 "AbsCo at depth>0").
+      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)").
 
     destruct case_RCase.
       simpl.
-      apply (Prelude_error "Case not supported (FIXME)").
+      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.
+      unfold flatten_leveled_type at 4.
+      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; apply tree_of_nothing | idtac ].
+      refine (ga_unkappa' Γ Δ (v2t ec) nil _ _ _ _ ;; _).
+      unfold succ_host.
+      unfold succ_guest.
+      apply arrange_brak.
+      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; apply tree_of_nothing' ].
+      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 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 ].
+        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 ga_kappa'.
+
+      (* 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 *)