let RCut take a left environment as well
[coq-hetmet.git] / src / HaskFlattener.v
index b55dcf5..c42842a 100644 (file)
@@ -9,42 +9,32 @@ 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.
 
 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.
-Require Import NaturalDeductionCategory.
-
-Require Import Algebras_ch4.
-Require Import Categories_ch1_3.
-Require Import Functors_ch1_4.
-Require Import Isomorphisms_ch1_5.
-Require Import ProductCategories_ch1_6_1.
-Require Import OppositeCategories_ch1_6_2.
-Require Import Enrichment_ch2_8.
-Require Import Subcategories_ch7_1.
-Require Import NaturalTransformations_ch7_4.
-Require Import NaturalIsomorphisms_ch7_5.
-Require Import BinoidalCategories.
-Require Import PreMonoidalCategories.
-Require Import MonoidalCategories_ch7_8.
-Require Import Coherence_ch7_8.
 
 Require Import HaskStrongTypes.
 Require Import HaskStrong.
 Require Import HaskProof.
 Require Import HaskStrongToProof.
 Require Import HaskProofToStrong.
-Require Import ProgrammingLanguage.
-Require Import HaskProgrammingLanguage.
-Require Import PCF.
+Require Import HaskWeakToStrong.
+
+Require Import HaskSkolemizer.
 
 Open Scope nd_scope.
+Set Printing Width 130.
 
 (*
  *  The flattening transformation.  Currently only TWO-level languages are
@@ -56,19 +46,6 @@ Open Scope nd_scope.
  *)
 Section HaskFlattener.
 
-  (* this actually has nothing to do with categories; it shows that proofs [|-A]//[|-B] are one-to-one with []//[A|-B] *)
-  (* TODO Lemma hom_functor_full*)
-
-  (* lemma: if a proof from no hypotheses contains no Brak's or Esc's, then the context contains no variables at level!=0 *)
-
-  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
@@ -77,119 +54,133 @@ Section HaskFlattener.
           [ clear eqd_dec1 | set (eqd_dec2 (refl_equal _)) as eqd_dec2'; inversion eqd_dec2' ]
   end.
 
-  (* The opposite: replace any type which is NOT at level "lev" with None *)
-  Definition take_lev {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : Tree ??(HaskType Γ ★) :=
-    mapTree (fun t => match t with
-                        | Some (ttype @@ tlev) => if eqd_dec tlev lev then Some ttype else None
-                        | _                    => None
-                      end) tt.
+  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 drop_depth {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : Tree ??(LeveledHaskType Γ ★) :=
-    mapTree (fun t => match t with
-                        | Some (ttype @@ tlev) => if eqd_dec tlev lev then None else t
-                        | _ => t
-                      end) tt.
+  Definition mkDropFlags {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : TreeFlags tt :=
+    mkFlags (liftBoolFunc false (levelMatch lev)) tt.
+
+  Definition drop_lev {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : Tree ??(LeveledHaskType Γ ★) :=
+    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 (liftBoolFunc true (bnot ○ levelMatch lev)) tt.
+
+  Definition take_lev {Γ}(lev:HaskLevel Γ)(tt:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) : Tree ??(LeveledHaskType Γ ★) :=
+    dropT (mkTakeFlags lev tt).
+(*
+    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_depth_lemma : forall Γ (lev:HaskLevel Γ) x, drop_depth lev [x @@  lev] = [].
+  Lemma drop_lev_lemma : forall Γ (lev:HaskLevel Γ) x, drop_lev lev [x @@  lev] = [].
     intros; simpl.
     Opaque eqd_dec.
-    unfold drop_depth.
+    unfold drop_lev.
+    simpl.
+    unfold mkDropFlags.
     simpl.
     Transparent eqd_dec.
     eqd_dec_refl'.
     auto.
     Qed.
 
-  Lemma drop_depth_lemma_s : forall Γ (lev:HaskLevel Γ) ec x, drop_depth (ec::lev) [x @@  (ec :: lev)] = [].
+  Lemma drop_lev_lemma_s : forall Γ (lev:HaskLevel Γ) ec x, drop_lev (ec::lev) [x @@  (ec :: lev)] = [].
     intros; simpl.
     Opaque eqd_dec.
-    unfold drop_depth.
+    unfold drop_lev.
+    unfold mkDropFlags.
     simpl.
     Transparent eqd_dec.
     eqd_dec_refl'.
     auto.
     Qed.
 
-  Lemma take_lemma : forall Γ (lev:HaskLevel Γ) x, take_lev lev [x @@  lev] = [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.
+    unfold mkTakeFlags.
     simpl.
     Transparent eqd_dec.
     eqd_dec_refl'.
     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_depth ?G ?L [ ?X @@ ?L ] ] ] =>
-        rewrite (drop_depth_lemma G L X)
-      | [ |- context[@drop_depth ?G (?E :: ?L) [ ?X @@ (?E :: ?L) ] ] ] =>
-        rewrite (drop_depth_lemma_s G L E X)
-      | [ |- context[@drop_depth ?G ?N (?A,,?B)] ] =>
-      change (@drop_depth G N (A,,B)) with ((@drop_depth G N A),,(@drop_depth G N B))
-      | [ |- context[@drop_depth ?G ?N (T_Leaf None)] ] =>
-      change (@drop_depth G N (T_Leaf (@None (LeveledHaskType G ★)))) with (T_Leaf (@None (LeveledHaskType G ★)))
+      | [ |- 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)] ] =>
+      change (@drop_lev G N (A,,B)) with ((@drop_lev G N A),,(@drop_lev G N B))
+      | [ |- context[@drop_lev ?G ?N (T_Leaf None)] ] =>
+      change (@drop_lev G N (T_Leaf (@None (LeveledHaskType G ★)))) with (T_Leaf (@None (LeveledHaskType G ★)))
     end.
 
   Ltac take_simplify :=
     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.
 
-  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 (★ ⇛ ★ ⇛ ★)    }.
-  Context {gaTy   : forall TV, RawHaskType TV (★ ⇛ ★ ⇛ ★ ⇛ ★)}.
 
-  Definition ga_tree      := fun TV tr => reduceTree (unitTy TV) (fun t1 t2 => TApp (TApp (prodTy TV) t1) t2) tr.
-  Definition ga'          := fun TV ec ant' suc' => TApp (TApp (TApp (gaTy TV) ec) (ga_tree TV ant')) (ga_tree TV suc').
-  Definition ga {Γ} : HaskType Γ ★ -> Tree ??(HaskType Γ ★) -> Tree ??(HaskType Γ ★) -> HaskType Γ ★ :=
-    fun ec ant suc =>
-                               fun TV ite =>
-                                 let ant' := mapOptionTree (fun x => x TV ite) ant in
-                                   let suc' := mapOptionTree (fun x => x TV ite) suc in
-                                     ga' TV (ec TV ite) ant' suc'.
+  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 ★ }.
 
-  Class garrow :=
-  { ga_id        : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec a a @@ l] ]
-  ; ga_cancelr   : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec (a,,[]) a @@ l] ]
-  ; ga_cancell   : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec ([],,a) a @@ l] ]
-  ; ga_uncancelr : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec a (a,,[]) @@ l] ]
-  ; ga_uncancell : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec a ([],,a) @@ l] ]
-  ; ga_assoc     : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec ((a,,b),,c) (a,,(b,,c)) @@ l] ]
-  ; ga_unassoc   : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec (a,,(b,,c)) ((a,,b),,c) @@ l] ]
-  ; ga_swap      : ∀ Γ Δ ec l a b  , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec (a,,b) (b,,a) @@ l] ]
-  ; ga_drop      : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec a [] @@ l] ]
-  ; ga_copy      : ∀ Γ Δ ec l a    , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec a (a,,a) @@ l] ]
-  ; ga_first     : ∀ Γ Δ ec l a b x, ND Rule [] [Γ > Δ >          [@ga Γ ec a b @@ l] |- [@ga Γ ec (a,,x) (b,,x) @@ l] ]
-  ; ga_second    : ∀ Γ Δ ec l a b x, ND Rule [] [Γ > Δ >          [@ga Γ ec a b @@ l] |- [@ga Γ ec (x,,a) (x,,b) @@ l] ]
-  ; ga_lit       : ∀ Γ Δ ec l lit  , ND Rule [] [Γ > Δ >                           [] |- [@ga Γ ec [] [literalType lit] @@ l] ]
-  ; ga_curry     : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ > [@ga Γ ec (a,,[b]) [c] @@ l] |- [@ga Γ ec a [b ---> c] @@ l] ]
-  ; ga_comp      : ∀ Γ Δ ec l a b c, ND Rule [] [Γ > Δ > [@ga Γ ec a b @@ l],,[@ga Γ ec b c @@ l] |- [@ga Γ ec a c @@ l] ] 
-  ; ga_apply     : ∀ Γ Δ ec l a a' b c, ND Rule []
-                                  [Γ > Δ > [@ga Γ ec a [b ---> c] @@ l],,[@ga Γ ec a' [b] @@ l] |- [@ga Γ ec (a,,a') [c] @@ l] ]
-  ; ga_kappa     : ∀ Γ Δ ec l a b Σ, ND Rule
-  [Γ > Δ > Σ,,[@ga Γ ec [] a @@ l] |- [@ga Γ ec [] b @@ l] ]
-  [Γ > Δ > Σ          |- [@ga Γ ec a  b @@ l] ]
-  }.
-  Context `(gar:garrow).
+  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).
 
-  Notation "a ~~~~> b" := (@ga _ _ a b) (at level 20).
+  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:
@@ -197,308 +188,637 @@ Section HaskFlattener.
    *    - 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}(depth:nat)(exp: RawHaskType TV κ) : RawHaskType TV κ :=
+  Fixpoint flatten_rawtype {TV}{κ}(exp: RawHaskType TV κ) : RawHaskType TV κ :=
     match exp with
-    | TVar    _  x        => TVar x
-    | TAll     _ y        => TAll   _  (fun v => garrowfy_raw_codetypes depth (y v))
-    | TApp   _ _ x y      => TApp      (garrowfy_raw_codetypes depth x) (garrowfy_raw_codetypes depth y)
-    | TCon       tc       => TCon      tc
-    | TCoerc _ t1 t2 t    => TCoerc    (garrowfy_raw_codetypes depth t1) (garrowfy_raw_codetypes depth t2)
-                                       (garrowfy_raw_codetypes depth t)
-    | TArrow              => TArrow
-    | TCode      v e      => match depth with
-                               | O          => ga' TV v [] [(*garrowfy_raw_codetypes depth*) e]
-                               | (S depth') => TCode v (garrowfy_raw_codetypes depth' e)
-                             end
-    | TyFunApp     tfc lt => TyFunApp tfc (garrowfy_raw_codetypes_list _ depth lt)
+    | 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 garrowfy_raw_codetypes_list {TV}(lk:list Kind)(depth:nat)(exp:@RawHaskTypeList TV lk) : @RawHaskTypeList TV lk :=
+    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 _ _ (garrowfy_raw_codetypes depth t) (garrowfy_raw_codetypes_list _ depth rest)
+    | TyFunApp_cons  κ kl t rest => TyFunApp_cons _ _ (flatten_rawtype t) (flatten_rawtype_list _ rest)
     end.
-  Definition garrowfy_code_types {Γ}{κ}(n:nat)(ht:HaskType Γ κ) : HaskType Γ κ :=
-    fun TV ite =>
-      garrowfy_raw_codetypes n (ht TV ite).
-  Definition garrowfy_leveled_code_types {Γ}(n:nat)(ht:LeveledHaskType Γ ★) : LeveledHaskType Γ ★ :=
-    match ht with htt @@ htlev => garrowfy_code_types (minus' n (length htlev)) htt @@ htlev end.
-
-  Axiom literal_types_unchanged : forall n Γ l, garrowfy_code_types n (literalType l) = literalType(Γ:=Γ) l.
-
-  Axiom flatten_coercion : forall n Γ Δ κ (σ τ:HaskType Γ κ) (γ:HaskCoercion Γ Δ (σ ∼∼∼ τ)),
-    HaskCoercion Γ Δ (garrowfy_code_types n σ ∼∼∼ garrowfy_code_types n τ).
-
-  (* 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
+
+  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 v2t {Γ}(ec:HaskTyVar Γ ★) := fun TV ite => TVar (ec TV ite).
+  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 (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.
 
   (* "n" is the maximum depth remaining AFTER flattening *)
-  Definition flatten_judgment (n:nat)(j:Judg) :=
+  Definition flatten_judgment (j:Judg) :=
     match j as J return Judg with
-      Γ > Δ > ant |- suc =>
-        match (match getjlev suc with
-                 | nil        => inl _ tt
-                 | (ec::lev') => if eqd_dec (length lev') n
-                                 (* If the judgment's level is the deepest in the proof, flatten it by turning
-                                  * all antecedent variables at this level into None's, garrowfying any other
-                                  * antecedent variables (from other levels) at the same depth, and turning the
-                                  * succedent into a garrow type *)
-                                 then inr _ (Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types n) (drop_depth (ec::lev') ant)
-                                                  |- [ga (v2t ec) (take_lev (ec::lev') ant) (mapOptionTree unlev suc) @@ lev'])
-                                 else inl _ tt
-               end) with
-
-        (* otherwise, just garrowfy all code types of the specified depth, throughout the judgment *)
-        | inl tt => Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types n) ant |- mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types n) suc
-        | inr r => r
-        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.
 
-  Definition boost : forall Γ Δ ant x y,
-     ND Rule []                   [ Γ > Δ > x   |- y ] ->
-     ND Rule [ Γ > Δ > ant |- x ] [ Γ > Δ > ant |- y ].
-     admit.
-     Defined.
+  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).
 
-  Definition postcompose : ∀ Γ Δ ec lev a b c,
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > []                    |- [@ga Γ ec a b @@ lev] ] ->
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > [@ga Γ ec b c @@ lev] |- [@ga Γ ec a c @@ lev] ].
-     admit.
-     Defined.
+  Notation "a ~~~~> b" := (@ga_mk _ _ a b) (at level 20).
 
-  Definition seq : ∀ Γ Δ lev a b,
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > [] |- [a @@ lev] ] ->
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > [] |- [b @@ lev] ] ->
-     ND Rule [] [ Γ > Δ > [] |- [a @@ lev],,[b @@ lev] ].
-     admit.
-     Defined.
+  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 ].
+    intros.
+    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.
+    eapply nd_comp.
+      apply X.
+      eapply nd_rule.
+      eapply RArrange.
+      apply AuCanR.
+    Defined.
 
-  Lemma ga_unkappa     : ∀ Γ Δ ec l a b Σ,
+  Definition precompose Γ Δ ec : forall a x y z lev,
     ND Rule
-    [Γ > Δ > Σ |- [@ga Γ ec a  b @@ l] ] 
-    [Γ > Δ > Σ,,[@ga Γ ec [] a @@ l] |- [@ga Γ ec [] b @@ l] ].
+      [ 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.
-    set (ga_comp Γ Δ ec l [] a b) as q.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
+    apply nd_prod.
+    apply nd_id.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AExch ].
+    apply ga_comp.
+    Defined.
 
-    set (@RLet Γ Δ) as q'.
-    set (@RLet Γ Δ [@ga _ ec [] a @@ l] Σ (@ga _ ec [] b) (@ga _ ec a b) l) as q''.
-    eapply nd_comp.
-    Focus 2.
-    eapply nd_rule.
-    eapply RArrange.
-    apply RExch.
+  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.
 
-    eapply nd_comp.
-    Focus 2.
-    eapply nd_rule.
-    apply q''.
+  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.
 
-    idtac.
-    clear q'' q'.
+  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 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 ACanR ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply RLet ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
+    apply nd_prod.
+    apply nd_id.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AuCanR ].
+    apply ga_first.
+    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 ].
+    intros.
     eapply nd_comp.
-    apply nd_rlecnac.
+    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 ACanR ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply RLet ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
     apply nd_prod.
     apply nd_id.
-    apply q.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AuCanR ].
+    apply ga_second.
     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 ].
+    intros.
+    eapply nd_comp.
+    apply X.
+    apply second_nd.
+    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 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.
+
+     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
+  
   Notation "`  x" := (take_lev _ x) (at level 20).
   Notation "`` x" := (mapOptionTree unlev x) (at level 20).
-  Notation "``` x" := (drop_depth _ x) (at level 20).
-*)
-  Definition garrowfy_arrangement' :
+  Notation "``` x" := (drop_lev _ x) (at level 20).
+  *)
+  Definition flatten_arrangement' :
     forall Γ (Δ:CoercionEnv Γ)
-      (ec:HaskTyVar Γ ★) (lev:HaskLevel Γ) (ant1 ant2:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) (r:Arrange ant1 ant2),
-      ND Rule [] [Γ > Δ > [] |- [@ga _ (v2t ec) (take_lev (ec :: lev) ant2) (take_lev (ec :: lev) ant1) @@ lev] ].
+      (ec:HaskTyVar Γ ECKind) (lev:HaskLevel Γ) (ant1 ant2:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) (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 ].
 
       intros Γ Δ ec lev.
-      refine (fix garrowfy ant1 ant2 (r:Arrange ant1 ant2):
-           ND Rule [] [Γ > Δ > [] |- [@ga _ (v2t ec) (take_lev (ec :: lev) ant2) (take_lev (ec :: lev) ant1) @@ lev]] :=
+      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 _ (v2t ec) (take_lev (ec :: lev) B) (take_lev (ec :: lev) A) @@ lev]]
+          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  a b c 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.
-          refine ( _ ;; boost _ _ _ _ _ (ga_comp _ _ _ _ _ _ _)).
-          apply seq.
+          | 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' 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 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 ★) (lev:HaskLevel Γ) (ant1 ant2:Tree ??(LeveledHaskType Γ ★)) (r:Arrange ant1 ant2) succ,
+      (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 ((length lev))) (drop_depth n ant1)
-        |- [@ga _ (v2t ec) (take_lev (ec :: lev) ant1) (mapOptionTree unlev succ) @@ lev]]
-      [Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ((length lev))) (drop_depth n ant2)
-        |- [@ga _ (v2t ec) (take_lev (ec :: lev) ant2) (mapOptionTree unlev succ) @@ lev]].
+      [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 ((length lev))) (drop_depth _ A))
-          (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types ((length lev))) (drop_depth _ 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 n Γ Δ ant1 ant2 succ (r:Arrange ant1 ant2),
-      ND Rule (mapOptionTree (flatten_judgment n) [Γ > Δ > ant1 |- succ])
-      (mapOptionTree (flatten_judgment n) [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 ].
-
-    set (Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length succ_lev) n) as lev_is_n.
-      assert (lev_is_n=Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length succ_lev) n).
-        reflexivity.
-      destruct lev_is_n.
-        rewrite <- e.
-        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.
-        auto.
-      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 ].
         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].
+    intro pfa.
+    intro pfb.
+    apply secondify with (c:=a)  in pfb.
+    apply firstify  with (c:=[])  in pfa.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RLet ].
+    eapply nd_comp; [ eapply nd_llecnac | idtac ].
+    apply nd_prod.
+    apply pfa.
+    clear pfa.
+
+    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.
+
+    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 0) (drop_depth (ec :: nil) succ),,
-      [(@ga _ (v2t ec) [] (take_lev (ec :: nil) succ)) @@  nil] |- 
-      [(@ga _ (v2t ec) [] [t]) @@  nil]]
-        [Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types 0) succ |- [(@ga _ (v2t ec) [] [t]) @@  nil]].
-    admit.
+   ND Rule
+     [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 (@arrangeUnPartition _ succ (levelMatch (ec::nil))) as q.
+    set (arrangeMap _ _ flatten_leveled_type q) as y.
+    eapply nd_comp.
+    Focus 2.
+    eapply nd_rule.
+    eapply RArrange.
+    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 ].
+    apply nd_prod.
+    Focus 2.
+    apply nd_id.
+    idtac.
+    induction succ; try destruct a; simpl.
+    unfold take_lev.
+    unfold mkTakeFlags.
+    unfold mkFlags.
+    unfold bnot.
+    simpl.
+    destruct l as [t' lev'].
+    destruct lev' as [|ec' lev'].
+    simpl.
+    apply ga_id.
+    unfold levelMatch.
+    set (@eqd_dec (HaskLevel Γ) (haskLevelEqDecidable Γ) (ec' :: lev') (ec :: nil)) as q.
+    destruct q.
+    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.
+    apply ga_id.
+    unfold take_lev.
+    simpl.
+    apply ga_join.
+      apply IHsucc1.
+      apply IHsucc2.
     Defined.
 
   Definition arrange_esc : forall Γ Δ ec succ t,
-    ND Rule
-     [Γ > Δ > mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types 0) succ |- [(@ga _ (v2t ec) [] [t]) @@  nil]]
-     [Γ > Δ >
-      mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types 0) (drop_depth (ec :: nil) succ),,
-      [(@ga _ (v2t ec) [] (take_lev (ec :: nil) succ)) @@  nil] |- [(@ga _ (v2t ec) [] [t]) @@  nil]].
-    admit.
-    Defined.
+   ND Rule
+     [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.
+    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.
+    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.
+      unfold take_lev.
+      unfold mkTakeFlags.
+      simpl.
+      destruct (General.list_eq_dec h0 (ec :: nil)).
+        simpl.
+        rewrite e.
+        apply nd_id.
+        simpl.
+        apply nd_rule.
+        apply RArrange.
+        apply ALeft.
+        apply AWeak.
+      simpl.
+        apply nd_rule.
+        unfold take_lev.
+        simpl.
+        apply RArrange.
+        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.
 
-  Lemma garrowfy_commutes_with_substT :
-    forall n κ Γ (Δ:CoercionEnv Γ) (σ:∀ TV, InstantiatedTypeEnv TV Γ → TV κ → RawHaskType TV ★) (τ:HaskType Γ κ),
-    garrowfy_code_types n (substT σ τ) = substT (fun TV ite v => garrowfy_raw_codetypes n (σ TV ite v))
-      (garrowfy_code_types n τ).
-    admit.
-    Qed.
+  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; [ 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 garrowfy_commutes_with_HaskTAll :
-    forall n κ Γ (Δ:CoercionEnv Γ) (σ:∀ TV, InstantiatedTypeEnv TV Γ → TV κ → RawHaskType TV ★),
-    garrowfy_code_types n (HaskTAll κ σ) = HaskTAll κ (fun TV ite v => garrowfy_raw_codetypes n (σ TV ite v)).
-    admit.
-    Qed.
+  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 garrowfy_commutes_with_HaskTApp :
-    forall n κ Γ (Δ:CoercionEnv Γ) (σ:∀ TV, InstantiatedTypeEnv TV Γ → TV κ → RawHaskType TV ★),
-    garrowfy_code_types n (HaskTApp (weakF σ) (FreshHaskTyVar κ)) =
-    HaskTApp (weakF (fun TV ite v => garrowfy_raw_codetypes n (σ TV ite v))) (FreshHaskTyVar κ).
+  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.
 
-  Lemma garrowfy_commutes_with_weakLT : forall (Γ:TypeEnv) κ n t,
-    garrowfy_leveled_code_types n (weakLT(Γ:=Γ)(κ:=κ) t) = weakLT(Γ:=Γ)(κ:=κ) (garrowfy_leveled_code_types n t).
-    admit.
+  Lemma drop_to_nothing : forall (Γ:TypeEnv) Σ (lev:HaskLevel Γ),
+    drop_lev lev (Σ @@@ lev) = mapTree (fun _ => None) (mapTree (fun _ => tt) Σ).
+    intros.
+    induction Σ.
+    destruct a; simpl.
+    drop_simplify.
+    auto.
+    drop_simplify.
+    auto.
+    simpl.
+    rewrite <- IHΣ1.
+    rewrite <- IHΣ2.
+    reflexivity.
     Qed.
 
-  Definition flatten_proof :
-    forall n {h}{c},
-      ND Rule h c ->
-      ND Rule (mapOptionTree (flatten_judgment n) h) (mapOptionTree (flatten_judgment n) c).
+  Definition flatten_skolemized_proof :
+    forall  {h}{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 _
@@ -511,8 +831,11 @@ 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 _
+      | RCut     Γ Δ Σ Σ₁ Σ₁₂ Σ₂ Σ₃ l  => let case_RCut := tt          in _
+      | RLeft    Γ Δ Σ₁ Σ₂  Σ     l    => let case_RLeft := tt in _
+      | RRight   Γ Δ Σ₁ Σ₂  Σ     l    => let case_RRight := tt in _
+      | RWhere   Γ Δ Σ₁ Σ₂ Σ₃ σ₁ σ₂ lev   => let case_RWhere := 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 _
@@ -520,59 +843,32 @@ Section HaskFlattener.
       end); clear X h c.
 
     destruct case_RArrange.
-      apply (flatten_arrangement n Γ Δ a b x d).
+      apply (flatten_arrangement''  Γ Δ a b x _ d).
 
     destruct case_RBrak.
-      simpl.
-      destruct (Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length lev) n).
-      destruct lev.
-      simpl.
-      simpl.
-      destruct n.
-      change ([garrowfy_code_types 0 (<[ ec |- t ]>) @@  nil])
-        with ([ga (v2t ec) [] [t] @@  nil]).
-      refine (ga_unkappa Γ Δ (v2t ec) nil (take_lev (ec::nil) succ) [t]
-        (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types 0) (drop_depth (ec::nil) succ)) ;; _).
-      apply arrange_brak.
-      inversion e.
-      apply (Prelude_error "found Brak at depth >0").
-      apply (Prelude_error "found Brak at depth >0").
+      apply (Prelude_error "found unskolemized Brak rule; this shouldn't happen").
 
     destruct case_REsc.
-      simpl.
-      destruct (Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length lev) n).
-      destruct lev.
-      simpl.
-      destruct n.
-      change ([garrowfy_code_types 0 (<[ ec |- t ]>) @@  nil])
-        with ([ga (v2t ec) [] [t] @@  nil]).
-      refine (_ ;; ga_kappa Γ Δ (v2t ec) nil (take_lev (ec::nil) succ) [t]
-        (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types 0) (drop_depth (ec::nil) succ))).
-      apply arrange_esc.
-      inversion e.
-      apply (Prelude_error "found Esc at depth >0").
-      apply (Prelude_error "found Esc at depth >0").
+      apply (Prelude_error "found unskolemized Esc rule; this shouldn't happen").
       
     destruct case_RNote.
       simpl.
       destruct l; simpl.
         apply nd_rule; apply RNote; auto.
-        destruct (Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length l) n).
-        apply nd_rule; apply RNote; auto.
         apply nd_rule; apply RNote; auto.
 
     destruct case_RLit.
       simpl.
       destruct l0; simpl.
+        unfold flatten_leveled_type.
+        simpl.
         rewrite literal_types_unchanged.
           apply nd_rule; apply RLit.
-        destruct (Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length l0) n); unfold mapTree; unfold mapOptionTree; simpl.
         unfold take_lev; simpl.
-        unfold drop_depth; simpl.
-        apply ga_lit.
+        unfold drop_lev; simpl.
+        simpl.
         rewrite literal_types_unchanged.
-        apply nd_rule.
-        apply RLit.
+        apply ga_lit.
 
     destruct case_RVar.
       Opaque flatten_judgment.
@@ -580,173 +876,292 @@ Section HaskFlattener.
       Transparent flatten_judgment.
       idtac.
       unfold flatten_judgment.
-      unfold getjlev.
       destruct lev.
       apply nd_rule. apply RVar.
-      destruct (eqd_dec (Datatypes.length lev) n).
-
       repeat drop_simplify.      
       repeat take_simplify.
       simpl.
       apply ga_id.      
 
-      apply nd_rule.
-      apply RVar.
-
     destruct case_RGlobal.
       simpl.
-      destruct l as [|ec lev]; simpl; [ apply nd_rule; apply RGlobal; auto | idtac ].
-      destruct (Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length lev) n); [ idtac | apply nd_rule; apply RGlobal; auto ]; simpl.
-      apply (Prelude_error "found RGlobal at depth >0").
+      rename l into g.
+      rename σ into l.
+      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_depth.
+      Opaque drop_lev.
       Opaque take_lev.
       simpl.
       destruct lev as [|ec lev]; simpl; [ apply nd_rule; apply RLam; auto | idtac ].
-      destruct (Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length lev) n); [ idtac | apply nd_rule; apply RLam; auto ]; simpl.
-      rewrite <- e.
-      clear e n.
       repeat drop_simplify.
       repeat take_simplify.
       eapply nd_comp.
         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 ].
-      apply flatten_coercion; auto.
-      destruct (Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length lev) n); [ idtac | apply nd_rule; apply RCast; auto ]; simpl.
-      apply (Prelude_error "RCast at level >0").
-      apply flatten_coercion; auto.
-
-    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").
+      apply flatten_coercion; auto.
+      apply (Prelude_error "RCast at level >0; casting inside of code brackets is currently not supported").
 
     destruct case_RApp.
       simpl.
 
-      destruct lev as [|ec lev]. simpl. apply nd_rule.
-        replace (garrowfy_code_types n (tx ---> te)) with ((garrowfy_code_types n tx) ---> (garrowfy_code_types n te)).
-        apply RApp.
-        unfold garrowfy_code_types.
+      destruct lev as [|ec lev].
+        unfold flatten_type at 1.
         simpl.
-        reflexivity.
+        apply nd_rule.
+        apply RApp.
 
-        destruct (Peano_dec.eq_nat_dec (Datatypes.length lev) n).
-          eapply nd_comp.
-          eapply nd_rule.
-          apply RJoin.
-          repeat drop_simplify.
+        repeat drop_simplify.
           repeat take_simplify.
-          apply boost.
-          apply ga_apply.
-
-          replace (garrowfy_code_types (minus' n (length (ec::lev))) (tx ---> te))
-            with ((garrowfy_code_types (minus' n (length (ec::lev))) tx) --->
-              (garrowfy_code_types (minus' n (length (ec::lev))) te)).
-          apply nd_rule.
-          apply RApp.
-          unfold garrowfy_code_types.
-          simpl.
+          rewrite mapOptionTree_distributes.
+          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 (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_depth _ x)) (at level 20).
-  Notation "!<[]> x" := (garrowfy_code_types _ x) (at level 1).
-  Notation "!<[@]>" := (garrowfy_leveled_code_types _) (at level 1).
+  Notation "``` x" := ((drop_lev _ x)) (at level 20).
+  Notation "!<[]> x" := (flatten_type _ x) (at level 1).
+  Notation "!<[@]> x" := (mapOptionTree flatten_leveled_type x) (at level 1).
 *)
+
     destruct case_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_depth (ec :: lev) Σ₁)) as A.
-      set (take_lev (ec :: lev) Σ₁) as A'.
-      set (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types (S n)) (drop_depth (ec :: lev) Σ₂)) as B.
-      set (take_lev (ec :: lev) Σ₂) as B'.
       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.
-      Focus 2.
-      eapply nd_rule.
-      eapply RLet.
+      eapply nd_prod; [ idtac | apply nd_id ].
+      eapply boost.
+      apply (ga_first _ _ _ _ _ _ Σ₂').
 
+      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.
 
-      apply boost.
-      apply ga_second.
+    destruct case_RWhere.
+      simpl.
+      destruct lev as [|ec lev]; simpl; [ apply nd_rule; apply RWhere; auto | idtac ].
+      repeat take_simplify.
+      repeat drop_simplify.
+      simpl.
 
-      eapply nd_comp.
-      Focus 2.
-      eapply boost.
-      apply ga_comp.
+      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.
-      eapply RCanR.
-
+      eapply nd_prod; [ eapply nd_id | idtac ].
+      eapply (first_nd _ _ _ _ _ _ Σ₃').
       eapply nd_comp.
-      Focus 2.
-      eapply nd_rule.
-      eapply RArrange.
-      eapply RExch.
-      idtac.
+      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 RArrange.
+      apply ALeft.
+      apply ACanL.
+
+    destruct case_RCut.
+      simpl.
+      destruct l as [|ec lev]; simpl.
+        apply nd_rule.
+        replace (mapOptionTree flatten_leveled_type (Σ₁₂ @@@ nil)) with (mapOptionTree flatten_type Σ₁₂ @@@ nil).
+        apply RCut.
+        induction Σ₁₂; try destruct a; auto.
+        simpl.
+        rewrite <- IHΣ₁₂1.
+        rewrite <- IHΣ₁₂2.
+        reflexivity.
+      simpl; repeat drop_simplify.
+      simpl; repeat take_simplify.
+      simpl.
+      set (drop_lev (ec :: lev) (Σ₁₂ @@@ (ec :: lev))) as x1.
+      rewrite take_lemma'.
+      rewrite mapOptionTree_compose.
+      rewrite mapOptionTree_compose.
+      rewrite mapOptionTree_compose.
+      rewrite mapOptionTree_compose.
+      rewrite unlev_relev.
+      rewrite <- mapOptionTree_compose.
+      rewrite <- mapOptionTree_compose.
+      rewrite <- mapOptionTree_compose.
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RCut ]. 
+      apply nd_prod.
+      apply nd_id.
       eapply nd_comp.
-      apply nd_llecnac.
-      eapply nd_comp.
-      Focus 2.
       eapply nd_rule.
-      apply RJoin.
+      eapply RArrange.
+      eapply ALeft.
+      eapply ARight.
+      unfold x1.
+      rewrite drop_to_nothing.
+      apply arrangeCancelEmptyTree with (q:=(mapTree (fun _ : ??(HaskType Γ ★) => tt) Σ₁₂)).
+      admit. (* OK *)
+      eapply nd_comp; [ eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ALeft; eapply ACanL | idtac ].
+      set (mapOptionTree flatten_type Σ₁₂) as a.
+      set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) Σ₁)) as b.
+      set (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev (ec :: lev) Σ₂)) as c.
+      set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) Σ₂)) as d.
+      set (mapOptionTree flatten_leveled_type (drop_lev (ec :: lev) Σ)) as e.
+      set (mapOptionTree (flatten_type ○ unlev) (take_lev (ec :: lev) Σ)) as f.
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RCut ].
+      eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
       apply nd_prod.
+      simpl.
+      eapply secondify.
+      apply ga_first.
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply ALeft; eapply AExch ].
+      eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AuAssoc ].
+      simpl.
+      apply precompose.
 
-      eapply nd_rule.
-      eapply RVar.
-
-      apply nd_id.
+    destruct case_RLeft.
+      simpl.
+      destruct l as [|ec lev].
+      simpl.
+        replace (mapOptionTree flatten_leveled_type (Σ @@@ nil)) with (mapOptionTree flatten_type Σ @@@ nil).
+        apply nd_rule.
+        apply RLeft.
+        induction Σ; try destruct a; auto.
+        simpl.
+        rewrite <- IHΣ1.
+        rewrite <- IHΣ2.
+        reflexivity.
+      repeat drop_simplify.
+        rewrite drop_to_nothing.
+        simpl.
+        eapply nd_comp.
+        Focus 2.
+        eapply nd_rule.
+        eapply RArrange.
+        eapply ARight.
+        apply arrangeUnCancelEmptyTree with (q:=(mapTree (fun _ : ??(HaskType Γ ★) => tt) Σ)).
+        admit (* FIXME *).
+        idtac.
+        eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AuCanL ].
+        apply boost.
+        take_simplify.
+        simpl.
+        replace (take_lev (ec :: lev) (Σ @@@ (ec :: lev))) with (Σ @@@ (ec::lev)).
+        rewrite mapOptionTree_compose.
+        rewrite mapOptionTree_compose.
+        rewrite unlev_relev.
+        apply ga_second.
+      rewrite take_lemma'.
+      reflexivity.
+        
+    destruct case_RRight.
+      simpl.
+      destruct l as [|ec lev].
+      simpl.
+        replace (mapOptionTree flatten_leveled_type (Σ @@@ nil)) with (mapOptionTree flatten_type Σ @@@ nil).
+        apply nd_rule.
+        apply RRight.
+        induction Σ; try destruct a; auto.
+        simpl.
+        rewrite <- IHΣ1.
+        rewrite <- IHΣ2.
+        reflexivity.
+      repeat drop_simplify.
+        rewrite drop_to_nothing.
+        simpl.
+        eapply nd_comp.
+        Focus 2.
+        eapply nd_rule.
+        eapply RArrange.
+        eapply ALeft.
+        apply arrangeUnCancelEmptyTree with (q:=(mapTree (fun _ : ??(HaskType Γ ★) => tt) Σ)).
+        admit (* FIXME *).
+        idtac.
+        eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AuCanR ].
+        apply boost.
+        take_simplify.
+        simpl.
+        replace (take_lev (ec :: lev) (Σ @@@ (ec :: lev))) with (Σ @@@ (ec::lev)).
+        rewrite mapOptionTree_compose.
+        rewrite mapOptionTree_compose.
+        rewrite unlev_relev.
+        apply ga_first.
+      rewrite take_lemma'.
+      reflexivity.
 
     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.
       apply Δ.
-      apply (Prelude_error "AppT at depth>0").
+      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.
+      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 n) (mapOptionTree (weakLT(κ:=κ)) Σ)) as a.
-      set (mapOptionTree (weakLT(κ:=κ)) (mapOptionTree (garrowfy_leveled_code_types n) 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'.
@@ -754,7 +1169,7 @@ Section HaskFlattener.
         induction Σ.
           destruct a.
           simpl.
-          rewrite garrowfy_commutes_with_weakLT.
+          rewrite flatten_commutes_with_weakLT.
           reflexivity.
           reflexivity.
           simpl.
@@ -765,34 +1180,160 @@ 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_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.
-      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 (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.
+      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 flatten_proof :
+    forall  {h}{c},
+      ND  Rule h c ->
+      ND  Rule h c.
+    apply (Prelude_error "sorry, non-skolemized flattening isn't implemented").
+    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_skolemized_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 *)